FR2699498A1 - A thermoplastic composite blade, particularly for a helicopter-mounted rear rotor, and its manufacturing process. - Google Patents
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Abstract
La pale a ses revêtements d'intrados (6a) et d 'extrados (6b) de sa coque, ses corps de remplissage avant (9) et arrière (10) et son longeron (7) en matériau composite ayant la même matrice thermoplastique, de préférence en PEEK, renforcée de préférence de fibres de carbone. Le longeron (7) se prolonge à l'extérieur de la coque par une partie d'emplanture intégrée à attache de liaison, en boucle ou feuilletée, dans le même composite thermoplastique. Le procédé consiste à assembler par fusion sous pression tous les composants en composite thermoplastique de la pale, en une seule opération, après fabrication de ces composants sous la forme de pièces élémentaires préfabriquées. Application aux pales de rotor multi-pales arrière caréné d'hélicoptère.The blade has its intrados (6a) and extrados (6b) coatings of its hull, its front (9) and rear (10) filler bodies and its spar (7) made of composite material having the same thermoplastic matrix, preferably PEEK, preferably reinforced with carbon fibers. The spar (7) is extended outside the hull by an integrated root portion with a connecting clip, looped or laminated, in the same thermoplastic composite. The process consists in assembling by fusion under pressure all the thermoplastic composite components of the blade, in a single operation, after manufacture of these components in the form of prefabricated elementary parts. Application to helicopter shrouded rear multi-blade rotor blades.
Description
ii
PALE EN COMPOSITE THERMOPLASTIQUE, NOTAMMENT POUR ROTOR THERMOPLASTIC COMPOSITE BLADE, IN PARTICULAR FOR ROTOR
ARRIERE CARENE D'HELICOPTERE, ET SON PROCEDE DE FABRICATION REAR CARENE HELICOPTER, AND MANUFACTURING METHOD THEREOF
La présente invention concerne une pale, essentiel- The present invention relates to a blade, essentially
lement réalisée en matériau composite, pour un rotor de giravion, et l'invention se rapporte plus précisément à une telle pale dont les éléments essentiels sont en matériau composite à matrice constituée d'une résine synthétique de made of composite material, for a rotorcraft rotor, and the invention relates more specifically to such a blade, the essential elements of which are made of composite matrix material made of a synthetic resin of
rigidification, renforcée de fibres, minérales ou organi- stiffening, fiber reinforced, mineral or organic
ques, à haute résistance mécanique. high mechanical strength.
Dans une application particulièrement avantageuse, In a particularly advantageous application,
une telle pale est destinée à l'équipement d'un rotor multi- such a blade is intended for the equipment of a multi-rotor
pales à pas variable et à pales démontables individuelle- blades with variable pitch and individually removable blades
ment, le rotor étant utilisable, en particulier, comme rotor the rotor being usable, in particular, as a rotor
arrière, de préférence caréné, d'un hélicoptère. rear, preferably faired, of a helicopter.
L'invention concerne également un procédé de The invention also relates to a method of
fabrication d'une telle pale.manufacture of such a blade.
Par les brevets français FR-2542695 et FR-2616409, on connait déjà de telles pales, du type comprenant: French patents FR-2542695 and FR-2616409 already disclose such blades, of the type comprising:
une coque rigide composite, à profil aérodynami- a composite rigid hull with aerodynamic profile
que, allongée longitudinalement selon l'envergure de la pale, et dont une extrémité longitudinale, destinée à être tournée vers le moyeu du rotor, présente un pied de pale, ladite coque comportant au moins une couche de fibres de longitudinally elongated along the span of the blade, and a longitudinal end thereof, intended to be turned towards the hub of the rotor, has a blade root, said shell comprising at least one layer of
renfort agglomérées par une matrice en une résine synthéti- reinforcement agglomerated by a matrix into a synthetic resin
que de rigidification, au moins un longeron, dont au moins une partie est logée sensiblement longitudinalement dans la coque, et comportant au moins un faisceau composite allongé, de fibres de renfort continues et unidirectionnelles agglomérées par une matrice en une résine synthétique de rigidification, et au moins un corps de remplissage, disposé dans la that of stiffening, at least one spar, at least a portion of which is housed substantially longitudinally in the shell, and comprising at least one elongate composite beam, continuous and unidirectional reinforcing fibers agglomerated by a matrix of a synthetic stiffening resin, and at least one filling body, arranged in the
coque entre cette dernière et au moins un longeron. shell between the latter and at least one spar.
Alors que dans FR-2 542 695, chaque corps de Whereas in FR-2 542 695 each body of
remplissage est constitué d'une masse de matière synthéti- filling consists of a mass of synthetic
que, cellulaire ou en mousse, et de préférence adhésive, dans un exemple de pale décrit dans FR-2 616 409, chaque corps de remplissage est également un corps composite, comportant des fibres de renfort agglomérées par une matrice Cellular or foam, and preferably adhesive, in an example of a blade described in FR-2,616,409, each filler body is also a composite body, comprising reinforcing fibers agglomerated by a matrix
en une résine synthétique de rigidification. in a synthetic stiffening resin.
Par ailleurs, on sait que l'adoption d'un rotor multi-pales, à pas variable et caréné, comme rotor arrière d'hélicoptère est très favorable pour un hélicoptère d'une masse totale allant notamment de 2 à 2,5 tonnes, puisqu'un tel rotor caréné peut offrir des performances au moins identiques à celles d'un rotor arrière classique, ayant un diamètre deux fois plus important que le rotor caréné, ce dernier présentant en outre des avantages prédominants tant Furthermore, it is known that the adoption of a multi-blade rotor, variable pitch and ducted, as helicopter rear rotor is very favorable for a helicopter with a total mass ranging in particular from 2 to 2.5 tons, since such a ducted rotor can offer at least the same performance as a conventional rear rotor, having a diameter twice as large as the ducted rotor, the latter having moreover predominant advantages both
au niveau des utilisations civiles, aux plans de la sécuri- at the level of civil uses, at the level of security
té, de la fiabilité et de l'entretien, que militaires, puisqu'il offre une faible vulnérabilité et une faible reliability and maintenance, as military, since it offers low vulnerability and low
signature radar.radar signature.
A l'effet d'être démontable individuellement et à pas variable, chaque pale décrite dans les brevets français précités comporte une partie d'emplanture, destinée à être déformée en torsion autour d'un axe sensiblement parallèle à l'axe longitudinal de la pale, et par laquelle cette dernière est rattachée au moyeu du rotor Cette partie d'emplanture comporte au moins un faisceau composite, allongé et torsible, qui prolonge longitudinalement, hors de la coque, au moins un faisceau composite d'au moins un longeron, en traversant le pied de pale, qui est tubulaire, l'extrémité du faisceau torsible de la partie d'emplanture qui est située du côté opposé à la coque étant conformée en boucle entourant une bobine fixée de manière amovible au moyeu par un boulon En outre, le pied de pale tubulaire comporte un manchon, métallique ou composite, dont les extrémités axiales sont entourées chacune par l'une de deux collerettes coaxiales permettant l'encastrement et le montage en rotation du pied de pale dans deux ouvertures coaxiales ménagées dans deux parois du moyeu de rotor, le manchon présentant de plus, entre ces deux collerettes, un In order to be dismountable individually and with a variable pitch, each blade described in the aforementioned French patents comprises a root portion intended to be deformed in torsion about an axis substantially parallel to the longitudinal axis of the blade. , and by which the latter is attached to the hub of the rotor This root portion comprises at least one composite beam, elongated and torsion, which extends longitudinally, out of the shell, at least one composite beam of at least one spar, in passing through the blade root, which is tubular, the end of the torsion bundle of the root portion which is located on the side opposite the shell being looped around a coil removably attached to the hub by a bolt. the tubular blade root comprises a sleeve, metal or composite, whose axial ends are each surrounded by one of two coaxial flanges allowing the embedding and the rotational mounting of the blade root in two coaxial openings formed in two walls of the rotor hub, the sleeve further having, between these two collars, a
levier de commande de pas, en saillie radiale vers l'exté- pitch control lever, radially outwardly projecting
rieur, et destiné à être articulé à un dispositif de commande collective du pas des pales A l'intérieur du manchon, le pied de pale est constitué en partie par des prolongements des couches de fibres agglomérées de résine constituant la coque rigide de la pale, éventuellement par and to be articulated to a collective control device of the pitch of the blades Inside the sleeve, the blade root is formed in part by extensions of the resin bonded fiber layers constituting the rigid shell of the blade, possibly by
des prolongements de couches de fibres de renfort agglomé- extensions of layers of agglomerated reinforcing fibers
rées par une résine synthétique, venant renforcer la coque dans sa partie voisine du pied de pale, et en partie d'éléments de remplissage et/ou de couches de tissu de fibres ou nappes de fibres agglomérées de résine synthétique made by a synthetic resin, reinforcing the shell in its part adjacent to the blade root, and in part of filling elements and / or fiber fabric layers or sheets of synthetic resin bonded fibers
pour renforcer le pied de pale.to strengthen the blade root.
Dans les deux brevets français précités, tous les éléments composites, en particulier la coque, le ou les longerons, la partie d'emplanture, au moins partiellement le pied de pale tubulaire, et, éventuellement, le ou les corps de remplissage, sont réalisés dans des matériaux composites, à base de matrices organiques polymérisables, constituées de résines synthétiques thermodurcissables, par exemple des résines époxydes Les fibres de renfort de ces matériaux composites sont, pour chaque pale, de différentes espèces, et en général de verre, de carbone, ou encore des fibres aramides, et, en outre, ces pales peuvent comporter certains éléments constitués en des matériaux synthétiques, mais non In the two aforementioned French patents, all the composite elements, in particular the shell, the longitudinal member (s), the root portion, at least partially the tubular blade root, and, optionally, the filling body (s), are produced in composite materials, based on polymerizable organic matrices, consisting of thermosetting synthetic resins, for example epoxy resins The reinforcing fibers of these composite materials are, for each blade, of different species, and in general of glass, of carbon, or even aramid fibers, and furthermore, these blades may comprise certain elements made of synthetic materials, but not
composites, tels que des mousses de polyuréthane. composites, such as polyurethane foams.
Il en résulte un certain nombre d'inconvénients. This results in a number of disadvantages.
Tout d'abord, sur une même pale, on peut être amené à utiliser plusieurs résines thermodurcissables, chacune étant adaptée à des fibres de renfort particulières, ainsi, First, on the same blade, it may be necessary to use several thermosetting resins, each being adapted to particular reinforcing fibers, thus,
éventuellement, qu à des éléments synthétiques non com- possibly only synthetic elements that are not
posites Cependant, ces différentes résines thermodurcis- However, these different thermosetting resins
sables doivent être compatibles entre elles De plus, les matrices thermodurcissables, sous l'effet de la température et/ou du temps, subissent une transformation chimique appelée polymérisation Cette réaction créé une modification In addition, the thermosetting matrices, under the effect of temperature and / or time undergo a chemical transformation called polymerization This reaction creates a modification
du réseau moléculaire, qui devient tridimensionnel, in- of the molecular network, which becomes three-dimensional,
fusible et irréversible Au cours de ce cycle thermique, ces matrices thermodurcissables passent successivement par trois étapes: liquide, gel, solide Les pièces à base de matrices thermodurcissables prennent leur forme définitive au cours de la montée en température, juste avant la gelification de la matrice Par exemple, pour une matrice de la classe des polymérisations dites à 1800 C, cet état est obtenu à environ 1600 C Au-delà, la matrice devient solide, et la pièce a fuse and irreversible During this thermal cycle, these thermosetting matrices pass successively in three stages: liquid, gel, solid The thermosetting matrix parts take their definitive form during the rise in temperature, just before the gelification of the matrix For example, for a matrix of the class of polymerizations said to 1800 C, this state is obtained at about 1600 C. Beyond, the matrix becomes solid, and the piece has
pris sa forme définitive Cet état est irréversible. taken in its final form This state is irreversible.
Ce caractère irréversible et infusible de l'état résultant d'une polymérisation est à l'origine de nombreuses difficultés d'industrialisation de ces pales En effet, le This irreversible and infusible nature of the state resulting from a polymerization is at the origin of many difficulties of industrialization of these blades.
taux de rebuts est important, car les procédés de fabrica- scrap rate is important because the manufacturing processes
tion de ces pales, faisant intervenir une telle polymérisa- of these blades, involving such polymerisation
tion, sont d'une mise en oeuvre délicate et parfois longue, et conduisent à l'obtention de pales qui ne présentent pas toujours les caractéristiques dimensionnelles requises Du tion, are of a delicate and sometimes long implementation, and lead to obtaining blades which do not always have the required dimensional characteristics of
fait de l'irréversiblité de la polymérisation, les recycla- the irreversibility of the polymerisation, the recyclability
ges des rebuts sont impossibles, et les réparations, pour remise au standard, sont longues, coûteuses et délicates, lorsqu'elles sont possibles La réaction chimique de polymérisation peut être à l'origine de dégagements gazeux toxiques, et le caractère réactif des produits impliqués pose des problèmes de péremption et de stockage de ces produits Enfin, il est connu que les matériaux composites à matrices thermodurcissables présentent de médiocres tenues à la fatigue, aux chocs et impacts, en température, et une scrap is impossible, and repairs for refitting to the standard are long, expensive and delicate, when possible. The chemical reaction of polymerization can be at the origin of toxic gaseous releases, and the reactive nature of the products involved. poses problems of expiry and storage of these products Finally, it is known that thermosetting matrix composite materials have poor fatigue, shock and impact, temperature, and
sensibilité au vieillissement humide. sensitivity to wet aging.
Le problème à la base de l'invention est de remédier aux inconvénients précités des pales de l'état de la The problem underlying the invention is to overcome the aforementioned drawbacks of the blades of the state of the
technique, et de proposer des pales qui leur soient sub- technical and to propose blades which are sub-
stituables, en étant d'un coût de fabrication et d'un coût de fonctionnement diminués, tout en présentant une fiabilité améliorée. Un autre but de l'invention est de proposer une pale dont la structure et la réalisation au niveau du pied de pale tubulaire sont extrêmement simplifiées par rapport aux exemples de réalisation décrits dans le brevet FR-2 616 409 précité. stituables, being of lower manufacturing cost and operating cost, while having improved reliability. Another object of the invention is to provide a blade whose structure and the realization at the level of the tubular blade root are extremely simplified compared to the embodiments described in the aforementioned FR-2,616,409 patent.
A cet effet, l'invention propose une pale, essen- For this purpose, the invention proposes a blade, essentially
tiellement en matériau composite, pour rotor de giravion, du type présenté ci-dessus et tel que décrit dans le brevet FR-2 616 409 précité, c'est-à-dire du type comprenant une coque rigide composite, au moins un longeron comprenant au moins un faisceau composite allongé, et au moins un corps de remplissage composite, et qui se caractérise en ce que la partially made of composite material, for a rotorcraft rotor, of the type presented above and as described in the aforementioned FR-2,616,409 patent, that is to say of the type comprising a composite rigid shell, at least one spar comprising at least one elongate composite beam, and at least one composite filler, and characterized in that
résine des matrices de la coque, de chaque corps de remplis- resin of the matrices of the hull, each body of
sage et de chaque faisceau de chaque longeron est une résine thermoplastique, assurant l'assemblage et la cohésion entre eux de la coque, de la partie de chaque longeron logée wise and each beam of each spar is a thermoplastic resin, ensuring the assembly and cohesion between them of the hull, the portion of each spar lodged
dans la coque, et de chaque corps de remplissage. in the hull, and each filler body.
Les pièces à base de matrices thermoplastiques prennent leurs formes définitives au moment de la fusion de Thermoplastic die-based parts take their definitive forms at the time of the merger of
la matrice, sur une plage de température d'environ 200 C au- the matrix over a temperature range of about 200 ° C above
dessous de la température de fusion proprement dite Au refroidissement, la matrice revient à son état initial solide, et la pièce prend sa forme définitive Ce phénomène below the melting temperature proper At cooling, the matrix returns to its solid initial state, and the piece takes its final form.
est réversible.is reversible.
On comprend donc que le mode de transformation des matériaux composites à matrices thermoplastiques, par simple fusion ou ramollissement de celles-ci sous l'effet d'un chauffage, et sans modification chimique, permet des cadences de fabrication plus élevées de pales réalisées à l'aide de ces matériaux Il en est d'autant plus ainsi que l'opération de polymérisation, que les composites à matrices thermodurcissables subissent, après drapage et mise en place dans un moule comme décrit dans les procédés faisant l'objet des deux brevets français précités, peut varier dans une plage de 4 à 90 heures, suivant la nature et/ou l'épaisseur des composites Au contraire, les composites à matrices thermoplastiques, qui ne connaissent pas de réaction chimique ni exothermique pendant leur transformation, et ce quelle que soit leur épaisseur, peuvent être mis en oeuvre rapidement, et de manière réversible, par un procédé élémentaire, qui, réduit à sa plus simple expression, consiste à chauffer ces composites pour fondre la matrice, à presser ces composites pour les compacter et/ou mettre en forme, et ensuite à les refroidir pour consolider leur matrice Ces composites thermoplastiques peuvent donc être transformés à grande cadence Leur caractère réversible, tel It is thus understood that the method of transforming composite materials with thermoplastic matrices, by simple melting or softening thereof under the effect of heating, and without chemical modification, allows higher production rates of blades made at the same time. of these materials It is all the more so that the polymerization operation, that the composites with thermosetting matrices undergo, after draping and implementation in a mold as described in the processes subject of the two French patents above, may vary in a range of 4 to 90 hours, depending on the nature and / or the thickness of the composites On the contrary, the thermoplastic matrix composites, which do not undergo a chemical reaction or exothermic during their transformation, and that whatever either their thickness, can be implemented quickly, and reversibly, by an elementary process, which, reduced to its simplest expressio n, consists in heating these composites to melt the matrix, to press these composites to compact them and / or to form, and then to cool them to consolidate their matrix. These thermoplastic composites can thus be transformed at a high rate. Their reversible character, such as
que mentionné ci-dessus, offre des possibilités de répara- mentioned above, offers possibilities for repairing
tion, par chauffage puis remise en forme, des pales non conformes aux spécifications, par exemple dimensionnelles, ainsi que des possibilités de recyclage des matériaux utilisés Il en résulte une diminution des rebuts De plus, la matrice adhère à chaud sur elle-même Cette propriété est By heating and then re-shaping the blades that do not comply with the specifications, for example dimensional, as well as recycling possibilities of the materials used. This results in a reduction of the rejects. Moreover, the matrix adheres hot to itself. is
particulièrement avantageuse puisqu'elle permet non seule- particularly advantageous since it allows not only
ment de procéder à des réparations localisées mais égale- to make localized repairs but also to
ment, comme expliqué ci-dessous, la fabrication des pales par un procédé consistant à assembler, par fusion de la as explained below, the manufacture of the blades by a process of assembling, by fusion of the
matrice et sous pression, des pièces élémentaires préfabri- die and under pressure, basic prefabricated
quées par une grande diversité de techniques de transforma- a wide variety of processing techniques
tion et d'assemblage (compactage, estampage, pultrusion et injection notamment), à partir de demi-produits réalisés en composites à matrices thermoplastiques et disponibles dans and assembly (compacting, stamping, pultrusion and injection in particular), from semi-finished products made of thermoplastic matrix composites and available in
le commerce.trade.
De plus, l'absence de réaction chimique et de réaction exothermique permet de s'affranchir des problèmes de climatisation des ateliers de fabrication des pales et de leurs composants, ainsi que des problèmes de stockage et de In addition, the absence of chemical reaction and exothermic reaction makes it possible to overcome the problems of air-conditioning of the blade manufacturing workshops and their components, as well as the problems of storage and
péremption des matériaux concernés. expiry of the materials concerned.
Tous ces facteurs concourent à une réduction des All of these factors contribute to a reduction in
coûts de fabrication et de fonctionnement des pales. manufacturing and operating costs of the blades.
Pour réaliser les pales selon l'invention, on sélectionne avantageusement une résine thermoplastique qui est une résine de poly- ether-ether-cétone (PEEK), et les fibres de renfort, notamment de la coque, du ou des longerons, et du ou des corps de remplissage, sont choisies To achieve the blades according to the invention, is advantageously selected a thermoplastic resin which is a polyether ether ketone resin (PEEK), and the reinforcing fibers, in particular the shell, or the longitudinal members, and the filling bodies, are chosen
parmi les fibres de carbone ou de verre, mais, de préféren- among the carbon or glass fibers, but preferably
ce, sont toutes de même nature, et en particulier en carbone. On utilise ainsi avantageusement des composites thermoplastiques dits "PEEK/carbone", qui, par rapport aux composites thermodurcissables des pales de l'état de la technique, présentent de plus les avantages d'un bon comportement mécanique général en statique, et d'une meilleure tenue à la fatigue, d'une bonne tolérance aux dommages et d'une grande résistance à l'environnement, et en particulier une insensibilité au vieillissement humide, une très bonne tenue en température, ainsi qu'aux chocs et impacts. this, are all of the same nature, and in particular carbon. Advantageously, so-called "PEEK / carbon" thermoplastic composites are used, which, compared to the thermosetting composites of the blades of the state of the art, also have the advantages of a good general mechanical behavior in static, and a better resistance to fatigue, a good tolerance to damage and a high resistance to the environment, and in particular insensitivity to wet aging, very good temperature resistance, as well as shocks and impacts.
De plus, le choix d'une matrice PEEK permet d'obte- In addition, the choice of a PEEK matrix makes it possible to obtain
nir un bon comportement au fluage et améliore la tenue en fatigue, qui est au moins deux fois supérieure à celle des good creep behavior and improves fatigue performance, which is at least twice
diverses autres matrices thermoplastiques hautes performan- various other high performance thermoplastic matrices
ces connues et utilisées pour la réalisation de matériaux composites dans d'autres applications Le choix d'une seule et même résine PEEK comme matrice et de fibres de renfort uniquement en carbone, ou éventuellement uniquement en verre, pour réaliser les différents éléments composites de la pale, évite toute disparité au niveau des résines d'agglomération et tout risque d'incompatibilité entre les différents constituants, contrairement aux pales décrites dans le brevet FR-2 616 409 précité, dans lequel chaque résine thermodurcissable utilisée est adaptée à la nature des fibres de renfort, en verre, carbone ou aramide, qu'elle these known and used for the production of composite materials in other applications The choice of a single PEEK resin as a matrix and reinforcing fibers only carbon, or possibly only glass, to achieve the various composite elements of the blade avoids any disparity in the agglomeration resins and any risk of incompatibility between the different constituents, unlike the blades described in the patent FR-2,616,409 cited above, in which each thermosetting resin used is adapted to the nature of the fibers reinforcement, made of glass, carbon or aramid, that she
agglomère, ainsi qu'à la nature du ou des matériaux syn- agglomerate, as well as the nature of the material (s)
thétiques, par exemple la mousse de polyuréthane, avec theories, for example polyurethane foam, with
lequel ou lesquels elle est mise en contact. which it is put in contact.
Les composites thermoplastiques PEEK/carbone présentent donc des avantages de comportement en utilisation qui résultent de propriétés thermomécaniques remarquables, au moins du même ordre de grandeur, mais souvent même supérieures à celles de nombreux matériaux composites à matrices thermodurcissables utilisées pour la réalisation The PEEK / carbon thermoplastic composites thus have advantages of behavior in use which result from remarkable thermomechanical properties, at least of the same order of magnitude, but often even superior to those of many composite materials with thermosetting matrices used for the realization
des pales de l'état de la technique. blades of the state of the art.
On comprend ainsi que l'on aboutisse à une réduction du coût de fabrication et d'entretien ainsi qu'à une amélioration des pales selon l'invention par rapport à It is thus understood that it leads to a reduction in the cost of manufacture and maintenance and an improvement of the blades according to the invention compared to
celles de l'état de la technique.those of the state of the art.
Afin de simplifier la réalisation de la pale à partir de pièces élémentaires préfabriquées, en matériau composite de même nature, il est avantageux que, de plus, chaque corps de remplissage de la pale soit composite et In order to simplify the realization of the blade from prefabricated elementary parts, made of composite material of the same nature, it is advantageous that, moreover, each filler body of the blade is composite and
constitué de fibres de renfort continues et unidirectionnel- consisting of continuous and unidirectional reinforcing fibers
les, avantageusement orientées sensiblement parallèlement à l'axe longitudinal de la pale, et de préférence en carbone, agglomérées par ladite résine thermoplastique, de préférence the, advantageously oriented substantially parallel to the longitudinal axis of the blade, and preferably carbon, agglomerated by said thermoplastic resin, preferably
une résine PEEK.a PEEK resin.
En particulier, lorsque la pale conserve une corde In particular, when the blade retains a rope
sensiblement constante dans sa partie à profil aérodynami- substantially constant in its aerodynamically profiled portion
que, comme cela est en général le cas des pales des rotors arrière carénés d'hélicoptère, chaque corps de remplissage est avantageusement un profilé pultrudé desdites fibres that, as is generally the case of the blades of the helicopter rear rotor blades, each filler is advantageously a profiled pultruded said fibers
continues et unidirectionnelles dans ladite résine ther- continuous and unidirectional in said thermal resin
moplastique. Comme déjà connu par les brevets français précités, la coque de la pale peut comporter des revêtements d'extrados et d'intrados stratifiés s'étendant du bord d'attaque au bord de fuite de la pale Dans ce cas, chaque revêtement stratifié comprend avantageusement plusieurs couches superposées de fibres de renfort, dont chaque couche est un tissu de fibres ou une nappe de fibres continues et moplastique. As already known from the aforementioned French patents, the hull of the blade may comprise laminated extrados and intrados coatings extending from the leading edge to the trailing edge of the blade. In this case, each laminated coating advantageously comprises several superposed layers of reinforcing fibers, each layer of which is a fiber fabric or a web of continuous fibers and
unidirectionnelles, agglomérées dans la résine thermoplasti- unidirectional, agglomerated in the thermoplastic resin
que. En particulier, dans un mode préféré de réalisation, offrant un bon compromis entre la rigidité de la coque et le coût et le volume des matériaux constitutifs, chaque than. In particular, in a preferred embodiment, offering a good compromise between the rigidity of the shell and the cost and volume of the constituent materials, each
revêtement stratifié comprend, de l'intérieur vers l'extéri- laminate coating includes, from the inside to the outside
eur de la coque, deux nappes de fibres longues et unidirec- of the hull, two layers of long and unidirectional fibers
tionnelles, orientées sensiblement selon l'axe longitudinal de la pale, et recouvertes d'au moins une couche de tissu de fibres, dont les directions des fils de trame et de chaîne sont orientées sensiblement à 450 par rapport à l'axe longitudinal de la pale. De même, lorsque le pied de pale est tubulaire, et, comme connu par les brevets français précités, prolonge la coque sensiblement axialement, il est avantageux, afin de réaliser ce pied de pale plus simplement que dans les brevets français précités, que, selon l'invention, le pied de pale tubulaire est, au moins en partie, constitué de deux demi-coquilles complémentaires, dont chacune est constituée oriented substantially along the longitudinal axis of the blade, and covered with at least one layer of fiber fabric, the directions of the weft and warp threads are oriented substantially at 450 relative to the longitudinal axis of the blade. blade. Similarly, when the blade root is tubular, and, as known from the aforementioned French patents, extends the shell substantially axially, it is advantageous, in order to achieve this foot of blade more simply than in the aforementioned French patents, that, according to the invention, the tubular blade root is, at least in part, consisting of two complementary half-shells, each of which is constituted
par un prolongement de l'un respectivement des deux revête- by an extension of one respectively of the two
ments stratifiés.stratified
Dans ce cas, afin de permettre une bonne liaison rigide du pied de pale tubulaire, d'une part, au reste de la pale, et, d'autre part, aux autres composants montés au niveau du pied de pale pour la transmission du couple de commande de pas à la coque de la pale, chaque revêtement stratifié est avantageusement renforcé, au niveau dudit In this case, in order to allow a good rigid connection of the tubular blade root, on the one hand, to the rest of the blade, and, on the other hand, to the other components mounted at the blade root for the transmission of torque pitch control at the hull of the blade, each laminated coating is advantageously reinforced, at the level of said
prolongement correspondant, par au moins une couche sup- corresponding extension, by at least one layer
plémentaire de tissu de fibres, dont l'une des directions des fils de chaîne et de trame est sensiblement orientée fiber fabric, of which one of the directions of the warp and weft threads is substantially oriented
selon l'axe longitudinal de la pale. along the longitudinal axis of the blade.
De même, comme déjà connu par les brevets français précités, au moins un faisceau composite allongé d'au moins un longeron, mais de préférence chaque faisceau de chaque longeron, est constitué d'au moins une lame formée par Similarly, as already known from the aforementioned French patents, at least one elongate composite beam of at least one spar, but preferably each beam of each spar, is constituted by at least one blade formed by
agglomération par la résine et côte-à-côte ou en superposi- agglomeration by resin and side by side or in
tion de plusieurs nappes de fibres continues et unidirec- several layers of continuous and unidirectional fibers
tionnelles orientées sensiblement selon l'axe longitudinal de la pale Il est alors avantageux que ladite lame ne soit pas vrillée dans la coque selon l'envergure, et autour dudit axe longitudinal de la pale, et qu'elle présente une section transversale sensiblement rectangulaire, au moins dans sa substantially oriented along the longitudinal axis of the blade. It is then advantageous that said blade is not twisted in the shell according to the span, and around said longitudinal axis of the blade, and that it has a substantially rectangular cross section, at least in his
partie adjacente au pied de pale et interne à la coque. part adjacent to the blade root and internal to the hull.
Une telle réalisation, dans laquelle la plus grande dimension de la section transversale de la lame du longeron s'étend dans le plan de rotation du rotor, permet de faciliter la réalisation des moyens de fixation et d'attache du longeron au moyeu, sans empêcher, dans une certaine limite, une position angulaire particulière des revêtements profilés de la coque par rapport à la lame rectiligne de longeron. Mais cette lame du longeron peut également présenter une section transversale cruciforme, sur une partie de sa Such an embodiment, in which the largest dimension of the transverse section of the beam of the spar extends in the plane of rotation of the rotor, makes it possible to facilitate the realization of the fastening means and attachment of the spar to the hub, without preventing to a certain extent, a particular angular position of the profiled coverings of the shell with respect to the rectilinear spar blade. But this beam of the spar can also have a cruciform cross section, on part of its
longueur interne à la coque et adjacente au bout de pale. internal length to the hull and adjacent to the blade tip.
Ceci permet le vrillage de la coque de la pale sans déforma- This makes it possible to twist the hull of the blade without distortion.
tion du longeron à ce niveau Une telle section en croix the spar at this level such a cross section
permet de stabiliser les revêtements d'intrados et d'extra- stabilizes the intrados and extra-
dos sur les deux faces extrêmes de la lame du longeron, lors de l'opération d'assemblage des différents éléments de la pale. back on the two end faces of the spar blade, during the assembly operation of the various elements of the blade.
Que la lame soit de section cruciforme ou rectan- Whether the blade is cruciform or rectangular
gulaire, son caractère non vrillé selon l'envergure est favorable pour la fabrication de la pale, tout en offrant les raideurs requises au niveau de cette lame, qui est entourée de la coque et du ou des corps de remplissage, lesquels sont avantageusement vrillés autour de l'axe longitudinal de changement de pas de la pale, situé à environ 40 % sur la corde à partir du bord d'attaque de la pale Ainsi, l'axe de pas de la pale est également un axe de vrillage des sections de pales profilées autour d'une lame de longeron non vrillée On peut ainsi donner à la pale la loi d'évolution du profil aérodynamique souhaité autour d'un longeron à lame(s) non vrillée(s), dont la fabrication ne gular, its non-twisted character according to the span is favorable for the manufacture of the blade, while providing the stiffness required at this blade, which is surrounded by the shell and the filling body or bodies, which are advantageously twisted around of the longitudinal axis of change of pitch of the blade, located at about 40% on the rope from the leading edge of the blade Thus, the pitch axis of the blade is also a twisting axis of the sections of the blade. profiled blades around a non-twisted spar blade It is thus possible to give the blade the law of evolution of the desired aerodynamic profile around a spar with a non-twisted blade (s), the manufacture of which does not
s'en trouve pas compliquée.is not complicated.
Comme déjà mentionné ci-dessus, la pale selon l'invention est essentiellement destinée à être substituable aux pales décrites dans les brevets français précités De ce fait, cette pale est en particulier destinée à équiper un rotor multi-pales, à pales démontables individuellement, et il utilisable comme rotor arrière, de préférence caréné, d'hélicoptère A cet effet, la pale peut être du type qui comporte une partie d'emplanture de pale, comprenant au moins un faisceau d'attache de pale qui est allongé, composite, et torsible autour de son axe longitudinal, et qui prolonge, à l'extérieur de la coque, en traversant le pied de pale tubulaire, au moins un faisceau composite d'au moins un longeron d'axe longitudinal sensiblement parallèle à celui de la pale, l'extrémité de chaque faisceau d'attache, du côté opposé à la coque, étant aménagée en attache de liaison à un moyeu de rotor Dans ce cas, la pale selon l'invention se caractérise en ce que chaque faisceau d'attache de la partie d'emplanture est d'une seule pièce avec le faisceau composite du longeron, et constitué des mêmes fibres de renfort agglomérées par la même résine thermoplastique. Dans une première variante, au moins un longeron est constitué d'un écheveau de fibres de renfort continues et As already mentioned above, the blade according to the invention is essentially intended to be substitutable for the blades described in the aforementioned French patents. As a result, this blade is in particular intended to equip a multi-blade rotor with blades that can be dismounted individually. and it can be used as tail rotor, preferably ducted, helicopter For this purpose, the blade may be of the type which comprises a portion of blade root, comprising at least one blade attachment beam which is elongate, composite, and torsionally about its longitudinal axis, and which extends, outside the shell, while passing through the tubular blade root, at least one composite beam of at least one spar of longitudinal axis substantially parallel to that of the blade , the end of each attachment beam, on the opposite side to the hull, being arranged as a connecting link to a rotor hub In this case, the blade according to the invention is characterized in that each attachment beam of the root part is in one piece with the composite beam of the spar, and consists of the same reinforcing fibers agglomerated by the same thermoplastic resin. In a first variant, at least one spar consists of a skein of continuous reinforcing fibers and
unidirectionnelles, agglomérées par ladite résine ther- unidirectional, agglomerated by said thermal resin
moplastique, et qui présente deux parties sensiblement parallèles l'une à l'autre et à l'axe longitudinal de la pale, qui constituent deux faisceaux de longeron reçus dans la coque, et reliés l'un à l'autre par une partie en boucle sensiblement aplatie, qui constitue la partie d'emplanture, dont l'extrémité enroulée en boucle forme une attache en boucle de liaison au moyeu, pour entourer une douille par laquelle la pale est destinée à être individuellement rattachée, de manière amovible, au moyeu par un boulon, ladite attache en boucle étant reliée auxdits faisceaux de longeron reçus dans la coque par deux parties d'écheveau formant deux faisceaux d'attache torsibles de la partie d'emplanture. Cette première variante comporte ainsi une attache en boucle, ou enroulée, géométriquement analogue à celle des pales décrites dans les deux brevets français précités, de sorte que la pale selon l'invention leur est directement substituable, sur un moyeu de rotor tel que décrit dans moplastic, and which has two substantially parallel portions to each other and to the longitudinal axis of the blade, which constitute two beams of spar received in the hull, and connected to one another by a portion of substantially flattened loop, which constitutes the root portion, the looped end of which forms a hub-connection loop fastener, to surround a sleeve by which the blade is intended to be individually removably attached to the hub by a bolt, said loop fastener being connected to said sill beams received in the shell by two skein portions forming two torsionary tie beams of the root portion. This first variant thus comprises a loop fastener, or wound, geometrically similar to that of the blades described in the two aforementioned French patents, so that the blade according to the invention is directly substitutable, on a rotor hub as described in
FR-2 542 695.FR-2,542,695.
Selon une seconde variante, l'attache de liaison au moyeu d'au moins un faisceau d'attache est une attache feuilletée, comprenant au moins deux éléments feuilletés entre lesquels une portion d'extrémité de liaison du faisceau d'attache, du côté opposé à la coque, est prise en sandwich et solidarisée, chaque élément feuilleté comprenant un empilement d'au moins deux couches des mêmes fibres de renfort que celles du faisceau d'attache, agglomérées par ladite résine thermoplastique, qui solidarise lesdits éléments feuilletés à ladite portion d'extrémité de liaison, l'attache feuilletée étant conformée pour venir en butée, vers la coque, contre des moyens amovibles de retenue de According to a second variant, the connection fastener to the hub of at least one fastening bundle is a laminated fastener, comprising at least two laminated elements between which a connecting end portion of the fastening bundle, on the opposite side to the shell, is sandwiched and secured, each laminated element comprising a stack of at least two layers of the same reinforcing fibers as those of the fastening bundle, agglomerated by said thermoplastic resin, which secures said laminated elements to said portion connecting end, the laminated fastener being shaped to abut towards the shell, against removable means for retaining the
l'attache feuilletée et de la pale au moyeu. the flap fastener and the blade to the hub.
Cette seconde variante correspond à une pale munie d'une attache feuilletée identique dans son mode de fonctionnement et dans sa structure de base, et même, éventuellement, dans sa géométrie, à celle décrite dans la demande conjointe de brevet au nom de la demanderesse intitulée "Dispositif de liaison pale-moyeu à attache feuilletée, pale de rotor munie d'une telle attache, et rotor équipé de telles pales" On comprend ainsi que les pales selon cette seconde variante de l'invention sont substituables à celles décrites dans les deux brevets français précités, sous réserve d'apporter au moyeu et aux moyens de liaison et de retenue des pales sur le moyeu, les aménagements qui sont décrits à cet effet dans la demande This second variant corresponds to a blade provided with a laminated fastener identical in its mode of operation and in its basic structure, and even, possibly, in its geometry, to that described in the joint patent application in the name of the Applicant entitled "Blade-hub connection device laminated fastener, rotor blade provided with such a fastener, and rotor equipped with such blades" It is thus understood that the blades according to this second variant of the invention are substitutable for those described in both aforementioned French patents, subject to providing the hub and means for connecting and retaining blades on the hub, the arrangements that are described for this purpose in the application
conjointe de brevet précitée.aforementioned patent joint.
L'invention permet ainsi une alternative de réalisa- The invention thus allows an alternative of
tion des attaches de liaison à l'extrémité des faisceaux binding ties at the end of the bundles
torsibles de la partie d'emplanture des pales. torsibles of the root part of the blades.
Lorsque la pale comporte une attache de liaison feuilletée, il est avantageux, pour faciliter la réalisation de la partie d'emplanture et du longeron correspondant, que chaque faisceau d'attache comprenne au moins une lame pultrudée de fibres continues et unidirectionnelles dans ladite résine thermoplastique, lesdites fibres étant orientées sensiblement selon l'axe longitudinal du faisceau When the blade comprises a laminated connection fastener, it is advantageous, to facilitate the realization of the root part and the corresponding spar, that each fastener bundle comprises at least one pultruded blade of continuous and unidirectional fibers in said thermoplastic resin , said fibers being oriented substantially along the longitudinal axis of the beam
d'attache, et chaque élément feuilleté de l'attache feuil- fastener, and each laminated element of the fastener
letée comprend un empilage de plusieurs nappes croisées de fibres continues et unidirectionnelles et/ou couches de tissus de fibres, de sorte que les directions des fibres soient sensiblement à 450 par rapport à l'axe longitudinal sheet comprises a stack of several crossed webs of continuous and unidirectional fibers and / or layers of fiber fabrics, so that the directions of the fibers are substantially at 450 relative to the longitudinal axis
du faisceau d'attache.the attachment beam.
Dans un exemple préféré de réalisation selon cette variante, la partie d'emplanture de la pale comprend au In a preferred embodiment according to this variant, the root part of the blade comprises at
moins deux faisceaux torsibles, qui s'écartent progressive- at least two twisted beams, which gradually
ment l'un de l'autre en direction d'une attache feuilletée commune, et à partir d'un unique faisceau de longeron logé dans la coque Par rapport à la variante à attache en boucle from one another in the direction of a common laminated fastener, and from a single beam of spar lodged in the shell With respect to the loop-fastening variant
ou enroulée, telle que mentionnée ci-dessus, cette réalisa- or rolled up, as mentioned above, this
tion à deux faisceaux torsibles présente l'avantage de permettre de minimiser l'écart entre les faisceaux, d'o une réduction substantielle, d'un facteur de l'ordre de 2, et liée également à l'emploi, de préférence, de fibres de renfort en carbone dans une matrice thermoplastique en PEEK, The advantage of using two twisted beams is that it makes it possible to minimize the difference between the beams, hence a substantial reduction, by a factor of the order of 2, and also related to the use, preferably, of carbon reinforcement fibers in a PEEK thermoplastic matrix,
de l'effort de commande nécessaire pour assurer les varia- the control effort necessary to ensure the variations
tions de pas ou d'incidences aérodynamiques de la pale, sur footsteps or aerodynamic impacts of the blade, on
l'ensemble de la plage de pas.the whole range of steps.
Afin de faciliter la réalisation de cet exemple préféré, chacun des faisceaux torsibles est de préférence In order to facilitate the realization of this preferred example, each of the twisted beams is preferably
constitué par une partie de la longueur de l'une respective- consisting of part of the length of a respective
ment de plusieurs lames pultrudées de fibres continues et several pultruded fiber boards and
unidirectionnelles agglomérées dans ladite résine ther- unidirectional agglomerated in said thermal resin
moplastique, ces différentes lames étant appliquées les unes contre les autres sur le reste de leur longueur, avec interposition d'au moins une nappe des mêmes fibres de renfort continues et unidirectionnelles, ayant la même orientation selon l'axe de la lame, et agglomérées par la même résine, entre deux lames adjacentes, pour former la moplastic, these different blades being applied against each other over the rest of their length, with interposition of at least one ply of the same continuous and unidirectional reinforcing fibers, having the same orientation along the axis of the blade, and agglomerated by the same resin, between two adjacent blades, to form the
partie de longeron logée dans la coque. part of spar lodged in the hull.
Lorsque la pale selon l'invention est destinée à équiper un rotor multipales, dont les pales sont de plus à pas variable, elle est avantageusement d'un type connu par les deux brevets français précités, et tel que le pied de pale comporte un palier d'encastrement et de rotation du pied de pale sur un moyeu, ledit palier comprenant un manchon de pied de pale qui comporte, en saillie radiale vers l'extérieur, un levier de commande du pas, destiné à être articulé à un dispositif de commande collective du pas des pales du rotor Mais, selon l'invention, afin de simplifier la réalisation de ce palier, le manchon est un manchon tubulaire moulé en composite de fibres courtes de renfort, en verre ou carbone, noyées dans la même matrice thermoplastique que les autres composants composites de la pale, ce manchon ayant de préférence, sur au moins une partie de sa longueur, une forme générale interne et externe tronconique à grande base tournée vers la coque Bien entendu, il est également possible d'utiliser un manchon métallique, par exemple en alliage léger, rapporté et collé ou fretté autour du pied de pale tubulaire, mais l'utilisation d'un manchon moulé en fibres courtes de carbone par exemple dans une résine PEEK permet un gain de masse trèsappréciable sans diminution conséquente des caractéristiques mécaniques Pour améliorer la rotation du palier d'encastrement du pied de pale sur le moyeu, le manchon est de préférence solidairement entouré, au niveau de chacune de ses parties d'extrémité axiales, par l'une respectivement de deux bagues métalliques ou en céramique, When the blade according to the invention is intended to equip a multi-blade rotor, whose blades are moreover variable pitch, it is advantageously of a type known from the two aforementioned French patents, and such that the blade root comprises a bearing embedding and rotation of the blade root on a hub, said bearing comprising a blade root sleeve which has, radially outwardly projecting, a pitch control lever, intended to be articulated to a control device collective collective pitch of the rotor blades But, according to the invention, in order to simplify the realization of this bearing, the sleeve is a tubular sleeve molded composite short reinforcing fibers, glass or carbon, embedded in the same thermoplastic matrix that the other composite components of the blade, this sleeve preferably having, over at least a part of its length, a general internal and external frustoconical shape with a large base turned towards the shell Of course, it it is also possible to use a metal sleeve, for example of light alloy, reported and glued or hooped around the tubular blade root, but the use of a molded short carbon fiber sleeve for example in a PEEK resin allows a very appreciable gain in mass without substantial decrease in mechanical characteristics To improve the rotation of the flange foot mounting bearing on the hub, the sleeve is preferably integrally surrounded, at each of its axial end portions, by the one respectively of two metal or ceramic rings,
formant des portées de rotation du manchon sur le moyeu. forming rotational bearings of the sleeve on the hub.
Afin de donner au pied de pale toute la rigidité en torsion nécessaire pour une bonne transmission des efforts de commande de pas, il est avantageux que le pied de pale comporte également une manchette de renfort interne, également moulée en composite de fibres courtes de renfort, In order to give the blade root all the torsional stiffness necessary for a good transmission of the pitch control forces, it is advantageous that the blade root also comprises an internal reinforcing cuff, also molded from a composite of short reinforcing fibers,
en verre ou carbone, noyées dans la même résine thermoplas- glass or carbon, embedded in the same thermoplastic resin
tique, le passage central de ladite manchette, traversé par la partie d'emplanture de la pale, étant alors de préférence tick, the central passage of said sleeve, traversed by the root portion of the blade, then preferably
de forme tronconique à petite base tournée vers la coque. frustoconical shape with a small base turned towards the hull.
Cette forme du passage interne de la manchette permet à cette dernière d'occuper un volume relativement grand à l'intérieur du pied de pale sans interférer cependant avec les mouvements en torsion et éventuellement flexion de la This form of the internal passage of the sleeve allows the latter to occupy a relatively large volume inside the blade root without interfering however with the movements in torsion and possibly bending of the
partie d'emplanture qui la traverse. part of root that crosses it.
L'invention a également pour objet un procédé de fabrication de la pale faisant l'objet de la présente The subject of the invention is also a process for manufacturing the blade which is the subject of this
demande, et telle que présentée ci-dessus. request, and as presented above.
Au niveau du procédé, l'idée à la base de l'invention consiste à tirer parti de la propriété de réversibilité d'une matrice thermoplastique, c'est-à-dire qu'il suffit de la chauffer pour fondre la matrice, puis de la refroidir pour la solidifier, et ceci autant de fois qu'on le souhaite, et également de tirer parti de la At the level of the method, the idea underlying the invention is to take advantage of the reversibility property of a thermoplastic matrix, that is to say that it suffices to heat it to melt the matrix, then to cool it to solidify it, and this as many times as desired, and also to take advantage of the
propriété des matrices thermoplastiques d'adhérer sur elles- property of thermoplastic matrices to adhere to them
mêmes lorsqu'elles sont fondues, pour réaliser une pale even when they are melted, to make a blade
essentiellement en matériau composite à matrice thermoplas- essentially made of thermoplastic matrix composite material
tique par assemblage, en une seule opération, de tous les composants en composite thermoplastique de la pale, ces by assembling, in a single operation, all the thermoplastic composite components of the blade, these
composants ayant chacun été préalablement fabriqués. components each having been previously manufactured.
Plus précisément, le procédé de fabrication d'une More specifically, the method of manufacturing a
pale selon l'invention, dont la coque composite est cons- blade according to the invention, the composite hull of which is
tituée d'un revêtement d'intrados et d'un revêtement d'extrados stratifiés, se caractérise en ce qu'il comprend les étapes suivantes, consistant: à réaliser chacun des composants en composite thermoplastique de la pale sous la forme d'une pièce élémentaire préfabriquée, à disposer les pièces élémentaires préfabriquées dans un moule d'assemblage par chauffage sous pression, comprenant une partie de moule inférieure et une partie de characterized by the fact that it comprises the following steps consisting of: producing each of the thermoplastic composite components of the blade in the form of a part. prefabricated elementary element, disposing the prefabricated elementary parts in a pressurized heating assembly mold, comprising a lower mold part and a part of
moule supérieure comportant des empreintes internes com- upper mold with internal impressions
plémentaires, présentant respectivement la forme de la partie d'intrados et de la partie d'extrados de la pale, de sorte que lesdites pièces élémentaires préfabriquées occupent dans le moule les positions respectives qu'elles occupent dans la pale, à fermer le moule et à chauffer lesdites pièces à une température suffisante pour fondre la matrice ther- moplastique, sous une pression suffisante pour assurer la continuité de la matrice thermoplastique entre lesdites pièces et leur assemblage par fusion sous pression, complementary, respectively presenting the shape of the intrados portion and the extrados portion of the blade, so that said prefabricated elementary pieces occupy in the mold the respective positions they occupy in the blade, to close the mold and heating said parts to a temperature sufficient to melt the thermoplastic matrix at a pressure sufficient to ensure the continuity of the thermoplastic matrix between said parts and their assembly by melting under pressure;
à refroidir le moule, pour assurer la solidifica- to cool the mold, to ensure the solidification
tion de la matrice thermoplastique et la rigidification de l'ensemble des pièces élémentaires ainsi assemblées, à démouler la pale ainsi obtenue, et à rapporter des bagues, par collage ou par frettage, autour d'un manchon de pied de pale, lui-même rapporté, par collage ou frettage, autour dudit pied de pale s'il n'est pas en composite thermoplastique et déjà assemblé par fusion sous pression aux autres pièces élémentaires of the thermoplastic matrix and the stiffening of the assembly of the elementary pieces thus assembled, to unmold the blade thus obtained, and to bring rings, by gluing or by hooping, around a blade root sleeve, itself reported, by gluing or hooping, around said blade root if it is not a thermoplastic composite and already assembled by pressure fusion to the other elementary parts
préfabriquées de la pale.prefabricated of the blade.
Le procédé peut également comprendre une étape consistant à fixer, par exemple par collage, une protection de bord d'attaque, par exemple en titane, sur la pale démoulée Mais, en variante, la protection de bord d'attaque The method may also comprise a step consisting in fixing, for example by gluing, a leading edge protection, for example made of titanium, on the demolded blade. However, in a variant, the leading edge protection
peut être introduite dans le moule d'assemblage par chauf- can be introduced into the assembly mold by heating
fage sous pression, avant la fermeture de ce dernier, et être fixée à la pale par adhérence, suite à la fusion puis fage under pressure, before the closure of the latter, and be fixed to the blade by adhesion, following the merger then
au refroidissement de la matrice thermoplastique. cooling the thermoplastic matrix.
Les différentes pièces élémentaires préfabriquées peuvent être réalisées sous la forme d'éléments rigides, ayant un aspect cartonneux, ou semirigides, ayant l'aspect de feuilles ou plaques, sans pégosité, éventuellement à The various prefabricated elementary pieces can be made in the form of rigid elements, having a cardboardy appearance, or semirigid, having the appearance of sheets or plates, without tack, possibly with
partir de demi-produits composites thermoplastiques dis- from thermoplastic composite semi-finished products
ponibles dans le commerce, tels que des tissus ou nappes de fibres continues ou longues et unidirectionnelles de verre ou de préférence de carbone, agglomérées par une résine thermoplastique, de préférence une résine PEEK, ou de plaques obtenues par superposition puis compactage de plusieurs couches de tels tissus ou telles nappes, ou encore de granulés de fibres de renfort courtes contenues à l'état sec dans une matrice thermoplastique, par exemple de fibres courtes de carbone dans une matrice PEEK, ces granulés constituant un matériau composite injectable à l'état fondu commercially available, such as continuous or long fiber and / or unidirectional fibers of glass or preferably of carbon, agglomerated with a thermoplastic resin, preferably a PEEK resin, or plates obtained by superposition and then compacting of several layers of such fabrics or such plies, or short reinforcing fiber granules contained in the dry state in a thermoplastic matrix, for example short carbon fibers in a PEEK matrix, these granules constituting a melt injectable composite material
de la matrice.of the matrix.
Ainsi, que la pale selon l'invention comprenne un ou plusieurs corps de remplissage, en composite thermoplastique et logés dans la coque, entre cette dernière et au moins un longeron, le procédé selon la demande comprend de plus Thus, the blade according to the invention comprises one or more thermoplastic composite filling bodies housed in the shell, between the latter and at least one spar, the method according to the application further comprises
l'étape consistant à réaliser la pièce élémentaire cor- the step of making the basic piece cor-
respondant à chaque corps de remplissage par pultrusion d'un profilé de fibres continues et unidirectionnelles, de corresponding to each filling body by pultrusion of a profile of continuous and unidirectional fibers,
préférence en carbone, agglomérées dans une matrice ther- preferably carbon, agglomerated in a thermal matrix
moplastique, de préférence PEEK.moplastic, preferably PEEK.
Concernant la réalisation de chacun des revêtements d'intrados et d'extrados de la coque, le procédé selon l'invention comprend de plus l'étape consistant à réaliser la pièce élémentaire correspondant à un revêtement stratifié d'intrados ou d'extrados de la coque par mise en forme par estampage, entre deux parties de moule maintenues à une température inférieure à la température de fusion de la matrice, et présentant des empreintes complémentaires correspondant à la forme du revêtement stratifié considéré, d'un panneau préchauffé à une température de fusion de la matrice, ayant la forme développée à plat du revêtement With regard to the production of each of the lower and lower surfaces of the shell, the method according to the invention furthermore comprises the step consisting in producing the elementary piece corresponding to a laminate coating of the lower or upper surface of the shell. shell by stamping forming, between two mold parts maintained at a temperature below the melting temperature of the matrix, and having complementary impressions corresponding to the shape of the laminate coating considered, a panel preheated to a temperature of matrix fusion, having the flat developed form of the coating
stratifié considéré, et découpé dans une plaque précompac- laminate considered, and cut from a precompact
tée, obtenue par empilage de plusieurs couches de tissus et/ou de nappes de fibres continues et unidirectionnelles de renfort agglomérées par la matrice, sous pression et à une température de fusion de la matrice, puis rigidification en obtained by stacking several layers of fabrics and / or plies of continuous and unidirectional reinforcing fibers agglomerated by the matrix, under pressure and at a melting temperature of the matrix, and then stiffening into
plaque par solidification de la matrice par refroidissement. plate by solidification of the matrix by cooling.
Pour fabriquer une pale selon l'invention, dont le pied de pale est équipé d'un manchon de commande de pas, également en composite à matrice thermoplastique, le procédé selon l'invention comprend de plus l'étape consistant à réaliser la pièce élémentaire constituant le manchon par In order to manufacture a blade according to the invention, whose blade root is equipped with a pitch control sleeve, also made of a thermoplastic matrix composite, the method according to the invention furthermore comprises the step of producing the elementary piece constituting the sleeve by
moulage par injection, dans un moule chauffé à une tempéra- injection molding, in a heated mold at a temperature of
ture inférieure à la température de fusion de la matrice, d'un matériau composite constitué de fibres courtes de renfort, de préférence en carbone, noyées dans une matrice less than the melting temperature of the matrix, a composite material consisting of short reinforcing fibers, preferably carbon, embedded in a matrix
thermoplastique en fusion, de préférence une matrice PEEK. molten thermoplastic, preferably a PEEK matrix.
De même, pour fabriquer une pale selon l'invention, dont le pied de pale tubulaire est renforcé par une manchette de renfort interne, également en composite à matrice thermoplastique, le procédé selon l'invention comprend de plus l'étape consistant à réaliser la pièce élémentaire constituant la manchette par moulage par Similarly, in order to manufacture a blade according to the invention, the tubular blade root of which is reinforced by an internal reinforcing cuff, also made of a thermoplastic matrix composite, the method according to the invention further comprises the step of carrying out the elementary piece constituting the sleeve by molding by
injection, dans un moule chauffé à une température in- injection, in a mold heated to a temperature
férieure à la température de fusion de la matrice, d'un matériau composite constitué également de fibres de renfort courtes, de préférence en carbone, noyées dans une matrice lower than the melting temperature of the matrix, a composite material also consisting of short reinforcing fibers, preferably carbon, embedded in a matrix
thermoplastique en fusion, de préférence une matrice PEEK. molten thermoplastic, preferably a PEEK matrix.
Afin de mouler par injection le manchon de commande de pas et/ou la manchette de renfort du pied de pale, le matériau composite à fibres courtes de renfort noyées dans une matrice thermoplastique en fusion est avantageusement obtenu en chauffant jusqu'à la fusion de ladite matrice, des granulés des fibres courtes contenues à l'état sec dans ladite matrice, laquelle est chargée à environ 30 % en masse des fibres courtes, le chauffage des granulés étant, de préférence, effectué après étuvage des granulés à une température de l'ordre de 1500 C pendant au moins trois heures On peut ainsi avantageusement réaliser le manchon et/ou la manchette à partir des granulés, qui constituent In order to injection mold the pitch control sleeve and / or the blade root reinforcement sleeve, the reinforcing short fiber composite material embedded in a molten thermoplastic matrix is advantageously obtained by heating up to the fusion of said matrix, granules of short fibers contained in the dry state in said matrix, which is loaded at about 30% by mass of the short fibers, the heating of the granules being preferably carried out after steaming of the granules at a temperature of order of 1500 C for at least three hours It is thus advantageously possible to make the sleeve and / or the sleeve from the granules, which constitute
des demi-produits disponibles dans le commerce. semi-finished products available commercially.
Bien que le manchon de commande de pas et la manchette de pied de pale en composite injecté sont avantageusement assemblés par fusion sous pression aux autres composants en composite thermoplastique de la pale, par le procédé propre à l'invention et mentionné ci-dessus, il est également possible que ces deux éléments soient rapportés par collage sur les autres composants assemblés de Although the pitch control sleeve and the injected composite blade foot sleeve are advantageously assembled by pressure melting to the other thermoplastic composite components of the blade, by the method of the invention and mentioned above, it is it is also possible for these two elements to be attached by gluing to the other assembled components of
la pale.the blade.
Pour fabriquer une pale selon l'invention, ayant au moins un longeron en composite thermoplastique, dont une partie externe à la coque constitue une partie d'emplanture de pale à deux faisceaux d'attache formant une attache en boucle de liaison au moyeu et prolongeant au moins un faisceau de longeron logé dans la coque, le procédé selon l'invention comprend de plus l'étape consistant à réaliser To manufacture a blade according to the invention, having at least one thermoplastic composite spar, a part of which is external to the shell constitutes a part of blade root with two fastening beams forming a loop fastening connection to the hub and prolonging at least one spar beam housed in the shell, the method according to the invention further comprises the step of
la pièce élémentaire constituant ledit longeron par enroule- the elementary piece constituting said spar by winding
ment d'un ruban de fibres de renfort continues et unidirec- a ribbon of continuous and unidirectional reinforcing fibers
tionnelles agglomérées dans ladite matrice thermoplastique, en plusieurs couches et sous tension mécanique autour de deux bobines, puis par mise en forme dans un moule par formed in said thermoplastic matrix, in several layers and under mechanical tension around two coils, then by forming in a mold by
compactage de l'enroulement sous pression et à une tempéra- compaction of the winding under pressure and at a temperature of
ture de fusion de la matrice, suivi d'un refroidissement de solidification de la matrice, et d'une découpe d'une partie d'extrémité de l'enroulement du côté opposé à l'attache en boucle. Par contre, pour fabriquer une pale selon l'invention ayant l'autre type d'attache de liaison au moyeu, tel que présenté ci-dessus, c'est-à- dire une pale ayant au moins un longeron en composite thermoplastique, dont une partie externe à la coque constitue une partie d'emplanture de pale à au moins un faisceau d'attache, dont une portion d'extrémité de liaison au moyeu est munie d'une attache feuilletée, également en composite thermoplastique, et prolongeant un faisceau de longeron logé dans la coque, le procédé selon l'invention comprend de plus l'étape consistant à réaliser la pièce élémentaire constituant ce longeron en réalisant chaque faisceau d'attache et le faisceau de longeron qu'il prolonge sous la forme d'une lame de fibres de renfort continues et unidirectionnelles agglomérées dans ladite matrice thermoplastique, obtenue par pultrusion à une température de fusion de la matrice, de plusieurs nappes de fibres continues et unidirectionnelles agglomérées dans cette matrice, et, si ladite partie d'emplanture comprend au moins deux faisceaux d'attache, dont chacun prolonge respectivement un faisceau de longeron, à superposer des parties des lames correspondantes destinées à former la partie de longeron logée dans la coque, avec interposition d'au moins une nappe des fibres continues et unidirectionnelles agglomérées dans ladite matrice entre des parties superposées de lames adjacentes, et à mettre en place un outillage amovible, en forme de coin, entre des parties à maintenir espacées l'une de l'autre de deux lames voisines, pour former deux faisceaux d'attache de la partie d'emplanture, puis à disposer la ou les lames dans un moule, et à intercaler chaque portion d'extrémité de liaison d'une lame pultrudée entre deux éléments feuilletés de l'attache, de façon à superposer tous les éléments feuilletés de ladite attache, à fermer le moule et à compacter son contenu sous pression et à une température de fusion de ladite matrice thermoplastique, à solidifier ensuite la matrice par refroidissement pour rigidifier le longeron ainsi obtenu avec l'attache feuilletée solidarisée à sa partie d'emplanture. Dans ce dernier cas, le procédé selon l'invention consiste de plus à réaliser chaque élément feuilleté de l'attache feuilletée en composite thermoplastique en empilant plusieurs couches de tissus et/ou de nappes de fibres continues et unidirectionnelles agglomérées dans ladite matrice thermoplastique, en compactant l'empilage ainsi obtenu sous pression et à une température de fusion de la matrice, en solidifiant la matrice par refroidissement pour obtenir une plaque compactée, et en découpant ledit melting of the die, followed by solidification cooling of the die, and cutting of an end portion of the winding on the opposite side of the loop fastener. On the other hand, to manufacture a blade according to the invention having the other type of hub connection fastener, as presented above, that is to say a blade having at least one thermoplastic composite spar, of which a portion external to the shell constitutes a blade root part with at least one attachment bundle, a hub-connecting end portion of which is provided with a laminate fastener, also made of thermoplastic composite, and extending a bundle of a spar lodged in the hull, the method according to the invention furthermore comprises the step consisting in producing the elementary piece constituting this spar by producing each attachment beam and the beam of spar that it extends in the form of a blade of continuous and unidirectional reinforcing fibers agglomerated in said thermoplastic matrix, obtained by pultrusion at a matrix melting temperature, of several plies of unidirectional continuous and unidirectional fibers in this matrix, and, if said root portion comprises at least two attachment beams, each of which respectively extends a beam of a spar, to superimpose portions of the corresponding blades intended to form the spar portion housed in the shell, with interposing at least one ply of continuous and unidirectional fibers agglomerated in said matrix between overlapping portions of adjacent blades, and providing wedge-shaped removable tooling between portions to be spaced apart from one another; another of two adjacent blades, to form two fastening beams of the root portion, then to arrange the blade or blades in a mold, and to insert each connecting end portion of a pultruded blade between two laminated elements the fastener, so as to superimpose all the laminated elements of said fastener, to close the mold and to compact its contents under pressure and at a melting temperature of e said thermoplastic matrix, to then solidify the matrix by cooling to stiffen the spar thus obtained with the laminated fastener secured to its root portion. In the latter case, the method according to the invention also consists in producing each laminated element of the thermoplastic composite laminated fastener by stacking several layers of fabrics and / or unidirectional continuous and unidirectional fiber plies in said thermoplastic matrix, compacting the stack thus obtained under pressure and at a melting temperature of the matrix, solidifying the matrix by cooling to obtain a compacted plate, and cutting said
élément feuilleté dans ladite plaque compactée. laminated element in said compacted plate.
L'invention sera mieux comprise, et d'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à The invention will be better understood, and other features and advantages of the invention will become apparent.
la lecture de la description donnée ci-dessous d'un exemple reading the description given below of an example
de réalisation, décrit à titre non limitatif et en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue en élévation latérale d'une pale pour rotor multi-pales, à pas variable, arrière et caréné d'hélicoptère, la figure 2 est une vue en plan, selon la flèche F de la figure 1, de cette pale, embodiment, described by way of non-limiting example and with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. 1 is a side elevational view of a blade for a multi-blade, variable pitch, rear and hulled helicopter rotor, FIG. is a plan view, according to the arrow F of FIG. 1, of this blade,
les figures 3 à 7 sont des vues en coupe transver- FIGS. 3 to 7 are cross-sectional views
sale respectivement selon III-III, IV-IV, V-V, VI-VI et VII- respectively according to III-III, IV-IV, V-V, VI-VI and VII-
VII de la figure 2, la figure 8 est une vue schématique en coupe axiale du pied de la pale des figures 1 et 2, la figure 9 est une vue partielle en perspective du pied de pale, de la partie d'emplanture et de l'attache feuilletée de la pale des figures 1 et 2, la figure 10 est une vue analogue à la figure 9 d'une variante de réalisation, dans laquelle le longeron de la pale a été modifié pour que sa partie d'emplanture présente une attache en boucle, à la place de l'attache feuilletée, la figure 11 est une vue en plan d'une plaque précompactée dans laquelle sont découpés des panneaux de revêtement d'intrados et d'extrados de la coque de la pale des figures 1 à 9, les figures 12 et 13 représentent schématiquement deux étapes de la réalisation par estampage des revêtements d'intrados et d'extrados, la figure 14 représente schématiquement un revêtement estampé en élévation latérale, la figure 15 représente ce revêtement en plan selon la flèche F de la figure 14, les figures 16, 17 et 18 représentent des vues en coupe transversale respectivement selon XVI-XVI, XVII-XVII, XVIII-XVIII de la figure 15, la figure 19 représente en plan une plaque précompactée dans laquelle sont découpés des éléments feuilletés de l'attache feuilletée de la pale selon les figures 1 à 9, les figures 20 et 21 représentent schématiquement des étapes de la fabrication du longeron avec attache feuilletée de la pale selon les figures 1 à 9, les figures 22 et 23 représentent schématiquement, respectivement en plan et en élévation latérale, le longeron fabriqué, les figures 24, 25 et 26 représentent des vues en coupe transversale, respectivement selon XXIV-XXIV, XXV-XXV, XXVI-XXV Ide la figure 23, et la figure 27 représente schématiquement la mise en place des différents composants en composite thermoplastique de la pale des figures 1 à 9 dans un moule d'assemblage par fusion sous pression, pour la réalisation de la pale à VII of Figure 2, Figure 8 is a schematic axial sectional view of the foot of the blade of Figures 1 and 2, Figure 9 is a partial perspective view of the blade root, the root portion and the FIG. 10 is a view similar to FIG. 9 of an alternative embodiment, in which the blade spar has been modified so that its root portion has a fastener. in a loop, in place of the laminated fastener, FIG. 11 is a plan view of a precompacted plate in which are cut panels for intrados and extrados covering of the hull of the blade of FIGS. 9, Figures 12 and 13 show diagrammatically two steps of embossing the lower and upper surfaces, Figure 14 shows schematically a stamped coating in side elevation, Figure 15 shows the plan facing along the arrow F of the figure 14, Figures 16, 17 and 18 show cross-sectional views respectively according to XVI-XVI, XVII-XVII, XVIII-XVIII of Figure 15, Figure 19 shows in plan a precompacted plate in which are cut out laminated elements of the laminated fastener of the blade according to FIGS. 1 to 9, FIGS. 20 and 21 schematically represent steps in the manufacture of the laminated beam spar of the blade according to FIGS. 1 to 9, FIGS. 22 and 23 schematically represent respectively in plan and in lateral elevation, the spar made, FIGS. 24, 25 and 26 represent cross-sectional views, respectively according to XXIV-XXIV, XXV-XXV, XXVI-XXV I of FIG. 23, and FIG. putting into place the various thermoplastic composite components of the blade of FIGS. 1 to 9 in a mold for melting under pressure, for producing the blade with
partir de composants préfabriqués. from prefabricated components.
La pale 1 des figures 1 à 9 est une pale dont la partie courante ou profilée 2 se prolonge, du côté opposé au bout de pale 3, par un pied de pale 4 tubulaire, qui est traversé par une partie d'emplanture 5, par laquelle la pale 1 est destinée à être reliée à un moyeu de rotor (non représenté), et qui est constituée par une partie externe à la partie courante 2, d'un longeron 7 s'étendant sur toute The blade 1 of FIGS. 1 to 9 is a blade whose running or profiled part 2 extends, on the opposite side to the blade tip 3, by a tubular blade root 4, which is traversed by a root part 5, by which the blade 1 is intended to be connected to a rotor hub (not shown), and which is constituted by an outer portion to the current portion 2, of a spar 7 extending over any
l'envergure de la pale 1.the span of the blade 1.
Dans sa partie courante 2, la pale 1 comprend une coque rigide 6, ayant la forme du profil aérodynamique souhaité, et allongée longitudinalement selon l'envergure de la pale, le longeron 7, dont une partie rectiligne est logée longitudinalement dans la coque 6, selon l'envergure de la pale, et qui est sensiblement centré sur l'axe longitudinal A-A de la pale, qui est l'axe de changement de pas de la pale, à environ 40 % en corde à partir du bord d'attaque 8 de la pale, un corps de remplissage avant 9, logé dans la coque 6, entre le longeron 7 et le bord d'attaque 8 de la pale, et un corps de remplissage arrière 10 logé dans la coque 6, entre le longeron 7 et le bord de fuite 11 de cette pale. Dans sa partie courante 2, la pale peut également comprendre une coiffe (non représentée), en titane ou acier inoxydable, pour la protection du bord d'attaque 8 de la pale. La partie du longeron 7 logée dans la coque 6 présente une section transversale de forme sensiblement rectangulaire, dont la plus grande dimension est dirigée selon la corde de la pale, ou contenue sensiblement dans le plan de rotation de la pale et perpendiculaire à l'axe longitudinal A-A de la pale, et ceci au moins dans la partie de longeron 7 interne à la coque 6 et voisine du pied de pale 4, comme représenté sur les figures 3 et 5, bien que cette partie de longeron 7 puisse présenter une telle In its running part 2, the blade 1 comprises a rigid shell 6, having the shape of the desired aerodynamic profile, and lengthened longitudinally along the span of the blade, the spar 7, a rectilinear portion of which is housed longitudinally in the shell 6, according to the span of the blade, and which is substantially centered on the longitudinal axis AA of the blade, which is the axis of change of pitch of the blade, about 40% in rope from the leading edge 8 of the blade, a front filling body 9, housed in the shell 6, between the spar 7 and the leading edge 8 of the blade, and a rear filler body 10 housed in the shell 6, between the spar 7 and the trailing edge 11 of this blade. In its current portion 2, the blade may also comprise a cap (not shown), made of titanium or stainless steel, for the protection of the leading edge 8 of the blade. The portion of the spar 7 housed in the shell 6 has a cross section of substantially rectangular shape, the largest dimension is directed along the rope of the blade, or contained substantially in the plane of rotation of the blade and perpendicular to the axis longitudinal AA of the blade, and this at least in the spar portion 7 internal to the shell 6 and adjacent the blade root 4, as shown in Figures 3 and 5, although this portion of spar 7 may have such
section transversale rectangulaire jusqu'au bout de pale 3. rectangular cross section to the blade tip 3.
Cependant, comme représenté sur la figure 4, et au moins au voisinage du bout de pale 3, le longeron 7 peut présenter une section transversale cruciforme Comme la coque rigide 6 est constituée d'un revêtement d'intrados 6 a et d'un revêtement d'extrados 6 b, qui s'étendent chacun du bord d'attaque 8 au bord de fuite Il de la pale, la section en croix du longeron 7 permet de stabiliser les revêtements 6 a et 6 b sur les deux faces extrêmes du longeron 7 qui sont directement en regard de ces revêtements 6 a et 6 b, lors de l'opération d'assemblage par fusion sous pression des différents composants de la pale, comme décrit ci- dessous en référence notamment à la figure 27 Que sa section soit sensiblement rectangulaire ou cruciforme, le longeron 7 n'est pas vrillé selon l'envergure de la pale, et autour de l'axe de changement de pas A-A de la pale, ce qui est favorable pour sa fabrication tout en permettant de lui donner les raideurs requises Par contre, la section profilée des revêtements 6 a et 6 b ainsi que des corps de remplissage avant 9 et arrière 10 est progressivement vrillée autour de l'axe A-A de la pale, pour donner à cette dernière la loi de vrillage souhaitée, depuis la portion de partie courante 2 adjacente au pied de pale 4 jusqu'au bout de pale 3, et comme cela est schématiquement représenté sur les figures 3 et 4 Ainsi, le précalage de la pale 1 est très facile à créer par rapport au plan de rotation du rotor. Chaque revêtement 6 a ou 6 b de la coque 6 est stratifié et constitué, de l'intérieur vers l'extérieur de la coque 6, avantageusement d'un empilement de deux couches de nappes de fibres continues et unidirectionnelles de carbone, orientées sensiblement selon l'axe longitudinal A-A However, as shown in Figure 4, and at least in the vicinity of the blade tip 3, the spar 7 may have a cruciform cross section As the rigid shell 6 consists of a lining 6a and a coating of extrados 6b, which each extend from the leading edge 8 to the trailing edge II of the blade, the cross section of the spar 7 makes it possible to stabilize the coatings 6a and 6b on the two end faces of the spar 7 which are directly opposite these coatings 6a and 6b, during the assembly operation by melting under pressure of the various components of the blade, as described below with particular reference to Figure 27 That its section is substantially rectangular or cruciform, the spar 7 is not twisted according to the span of the blade, and around the pitch change axis AA of the blade, which is favorable for its manufacture while allowing to give it the required stiffness However, the profile section e coatings 6a and 6b as well as front and rear filler bodies 10 is progressively twisted about the axis AA of the blade, to give the latter the desired twist law, since the portion of the current portion 2 adjacent to the blade root 4 to the blade tip 3, and as schematically shown in Figures 3 and 4 Thus, the pre-calibration of the blade 1 is very easy to create relative to the plane of rotation of the rotor. Each coating 6a or 6b of the shell 6 is laminated and constituted, from the inside to the outside of the shell 6, advantageously a stack of two layers of continuous and unidirectional carbon fiber layers, oriented substantially according to the longitudinal axis AA
de la pale, et agglomérées dans une matrice de polyether- of the blade, and agglomerated in a matrix of polyether-
ether-cétone communément appelée résine PEEK, et d'une couche de tissu de fibres de carbone, agglomérées dans la même résine PEEK, et dont les directions des fils de chaîne et de trame sont orientées sensiblement à 450 par rapport à l'axe longitudinal de la pale La résine PEEK est un polymère thermoplastique à structure aromatique, comportant peu d'atomes d'hydrogène, et présentant une structure ether-ketone commonly called PEEK resin, and a layer of carbon fiber fabric, agglomerated in the same PEEK resin, and whose warp and weft son directions are oriented substantially at 450 relative to the longitudinal axis The PEEK resin is a thermoplastic polymer with an aromatic structure, having few hydrogen atoms, and having a structure
cristalline, une température de transition vitreuse d'envi- crystalline, a glass transition temperature of about
ron 150 OC, et une température de fusion de l'ordre de 3900 C. Ce polymère est utilisé notamment comme matrice pour des composites thermoplastiques à renfort essentiellement en fibres de carbone, et accessoirement en fibres de verre, qui 150 ° C., and a melting temperature of the order of 3900 C. This polymer is used in particular as a matrix for thermoplastic composites mainly reinforced with carbon fibers, and secondarily in fiberglass, which
sont disponibles sur le marché sous la forme de demi- are available on the market in the form of
produits tels que des nappes de fibres de renfort continues ou longues et unidirectionnelles agglomérées par la résine PEEK, et présentant un taux volumique de renfort de l'ordre de 50 %, de tissus de fibres de renfort agglomérées par cette résine PEEK, ou encore de granulés de cette résine dans laquelle sont noyées des fibres courtes de carbone, ces demi-produits étant plus précisément décrits ci-dessous en products such as webs of continuous or long and unidirectional reinforcing fibers agglomerated with PEEK resin, and having a reinforcing volume ratio of the order of 50%, reinforcing fiber fabrics agglomerated with this PEEK resin, or alternatively granules of this resin in which are embedded short carbon fibers, these semi-products being more precisely described below in
relation avec le procédé de fabrication de la pale. relationship with the manufacturing process of the blade.
* En variante, chacun des revêtements stratifiés 6 a et 6 b de la coque 6 peut être constitué d'un empilement comprenant plus d'une couche de tissu de fibres de carbone, par dessus les deux couches de nappes de fibres de carbone unidirectionnelles Quel que soit le nombre des couches de fibres formant l'empilement stratifié de chaque revêtement 6 a ou 6 b, l'ensemble de ces couches est aggloméré par la résine PEEK rigidifiée, de façon à former un caisson assurant, avec son remplissage, la rigidité en torsion de laAlternatively, each of the laminate coverings 6a and 6b of the shell 6 may consist of a stack comprising more than one layer of carbon fiber fabric, over the two layers of unidirectional carbon fiber webs. regardless of the number of layers of fibers forming the stratified stack of each coating 6a or 6b, all of these layers are agglomerated by the stiffened PEEK resin, so as to form a box ensuring, with its filling, the rigidity in torsion of the
pale 1.pale 1.
Les corps de remplissage avant 9 et arrière 10 sont chacun constitués d'un profilé pultrudé de fibres continues et unidirectionnelles de carbone, orientées sensiblement parallèlement à l'axe longitudinal A-A de la pale, et The front and rear filler bodies 9 each consist of a pultruded profile of continuous and unidirectional carbon fibers, oriented substantially parallel to the longitudinal axis A-A of the blade, and
agglomérées par la résine PEEK.agglomerated with PEEK resin.
Le longeron 7 est constitué d'un unique écheveau composite et allongé de fibres de carbone continues et unidirectionnelles, orientées longitudinalement selon l'axe A-A de la pale, et agglomérées également par de la résine PEEK Cet écheveau est agencé, dans la coque 2, en une lame allongée de section pleine, ayant, comme déjà dit, une forme rectangulaire ou cruciforme dans une portion plus ou moins The spar 7 consists of a single composite and elongated skein of continuous and unidirectional carbon fibers, oriented longitudinally along the axis AA of the blade, and also agglomerated by PEEK resin This skein is arranged in the shell 2, in an elongate blade of solid section, having, as already said, a rectangular or cruciform shape in a portion more or less
longue, du côté du bout de pale 3, mais toujours rectan- long, on the side of the blade tip 3, but still
gulaire dans sa portion adjacente au pied de pale 4 Par les faces supérieure et inférieure de cet écheveau, le longeron 7 est rigidement lié, soit directement, soit par l'intermédiaire des corps de remplissage composites de même nature 9 et 10, à la coque rigide 6 dans laquelle il est reçu Cet écheveau se prolonge axialement à l'extérieur de la coque 6, en traversant le pied de pale tubulaire 4, et forme ainsi, par sa partie qui sort de la partie profilée 2 de la pale 1, la partie d'emplanture 5 de cette pale Au niveau de la zone de transition 12, par laquelle la coque 2 se raccorde au pied de pale tubulaire 4, qui la prolonge In the portion adjacent to the blade root 4 of the upper and lower faces of this skein, the spar 7 is rigidly connected, either directly or via the composite filling bodies of the same nature 9 and 10, to the hull. Rigid 6 in which it is received This skein is extended axially outside the shell 6, through the tubular blade root 4, and thus forms, by its part that leaves the profiled portion 2 of the blade 1, the part of root 5 of this blade At the transition zone 12, by which the shell 2 is connected to the tubular blade root 4, which extends it
axialement, l'écheveau composite allongé de section rectan- axially, the elongated composite skein of rectangular section
gulaire du longeron 7 se subdivise en deux faisceaux égaux 13 a et 13 b, ayant chacun également la forme d'une lame de the longitudinal member 7 is subdivided into two equal beams 13a and 13b, each also having the shape of a blade of
section transversale rectangulaire, qui s'écartent progres- rectangular cross section, which deviate progressively
sivement l'un de l'autre dans une direction perpendiculaire à la plus grande dimension de leurs sections rectangulaires, ainsi qu'à celle de la partie rectangulaire du longeron 7 dans la coque 6 Au niveau de l'extrémité axiale de la partie d'emplanture 5, du côté opposé au pied de pale 4, les deux faisceaux en lame rectangulaire 13 a et 13 b de cette one of the other in a direction perpendicular to the largest dimension of their rectangular sections, as well as that of the rectangular part of the spar 7 in the shell 6 At the axial end of the part of 5, on the side opposite to the blade root 4, the two rectangular blade beams 13a and 13b of this
partie d'emplanture 5 présentent chacun une portion d'extré- part of root 5 each have a portion of
mité de liaison 14 a ou 14 b, parallèle à la portion d'extrémité de liaison de l'autre faisceau 13 a ou 13 b, et par laquelle chacun des faisceaux 13 a et 13 b est solidarisé à une attache feuilletée commune 15, qui constitue l'attache de liaison de la partie d'emplanture 5 à un moyeu (non représenté) de rotor Les deux faisceaux d'attache de pale 13 a et 13 b de la partie d'emplanture 5, qui sont allongés sensiblement dans le prolongement longitudinal de la coque 6 et de la partie de longeron 7 interne à cette coque, ont donc chacun la même structure composite que la partie de longeron 7 interne à la coque 6, avec laquelle ils sont d'une seule pièce, et chacun des faisceaux en lame 13 a et 13 b est torsible autour de son axe longitudinal, de sorte que la partie d'emplanture 5 est elle-même torsible autour linkage 14a or 14b, parallel to the connecting end portion of the other beam 13a or 13b, and by which each of the beams 13a and 13b is secured to a common laminated fastener 15, which constituting the connecting link of the root portion 5 to a rotor hub (not shown). The two blade attachment beams 13a and 13b of the root part 5, which are extended substantially in the extension. longitudinal of the shell 6 and the spar portion 7 internal to this shell, so each have the same composite structure as the spar portion 7 internal to the shell 6, with which they are in one piece, and each of the beams 13a and 13b is twistable about its longitudinal axis, so that the root portion 5 is itself twisted around
de l'axe longitudinal A-A de la pale 1. of the longitudinal axis A-A of the blade 1.
Une telle pale, avec une partie d'emplanture constituée de plusieurs faisceaux composites allongés et torsibles, dont les portions d'extrémité de liaison au moyeu sont solidaires d'une même attache feuilletée, pour la liaison à un moyeu de rotor dont la structure comprend des moyens adaptés à la retenue d'une telle attache feuilletée, est plus précisément décrite dans la demande conjointe précitée de la demanderesse, à laquelle on se reportera pour davantage de précisions sur la réalisation de l'attache feuilletée ainsi que sur la structure du moyeu et le montage Such a blade, with a root portion consisting of several elongated and torsion composite beams, the end portions of which are connected to the hub are integral with the same laminated fastener, for the connection to a rotor hub whose structure comprises means adapted to the retention of such a laminated fastener, is more specifically described in the aforementioned joint application of the applicant, which will be referred to for more details on the realization of the laminated fastener and on the hub structure and editing
de l'attache feuilletée sur le moyeu. the flap fastener on the hub.
On rappelle que l'attache feuilletée 15 comprend un élément feuilleté inférieur 15 a, un élément feuilleté supérieur 15 b et un élément feuilleté intercalaire 15 c, qui sont disposés à l'aplomb les uns audessus des autres, de sorte que la portion d'extrémité de liaison 14 a de la lame inférieure 13 a est prise en sandwich entre les éléments feuilletés inférieur 15 a et intercalaire 15 c, et que la portion d'extrémité de liaison 14 b de la lame supérieure 13 b est prise en sandwich entre les éléments feuilletés inter- calaire 15 c et supérieur 15 b Chacun des éléments feuilletés a, 15 b et 15 c est constitué d'un empilement de plusieurs couches de tissu de fibres de carbone agglomérées par de la résine PEEK, et dont les directions des fils de chaîne et de trame sont orientées sensiblement à 450 par rapport à l'axe longitudinal de la lame 13 a ou 13 b, ou d'un empilement de It will be recalled that the laminated fastener 15 comprises a lower laminated element 15a, an upper laminated element 15b and an interlayered laminated element 15c, which are arranged vertically above one another, so that the portion of The connecting end 14a of the lower blade 13a is sandwiched between the lower laminate elements 15a and 15c, and the connecting end portion 14b of the upper blade 13b is sandwiched between the Each of the laminated elements a, 15b and 15c consists of a stack of several layers of carbon fiber fabric bonded with PEEK resin, and whose yarn directions of warp and weft are oriented substantially at 450 relative to the longitudinal axis of the blade 13a or 13b, or a stack of
plusieurs couches de nappes de fibres continues et unidirec- several layers of continuous and unidirectional fiber sheets
tionnelles de carbone agglomérées par de la résine PEEK, les nappes étant alternativement croisées les unes par rapport aux autres dans l'empilement, de sorte que la direction des fibres unidirectionnelles d'une nappe soit sensiblement perpendiculaire à la direction des fibres de la ou des nappes adjacentes, l'orientation des nappes de l'empilement carbon layers agglomerated with PEEK resin, the plies being alternately crossed relative to one another in the stack, so that the direction of the unidirectional fibers of a ply is substantially perpendicular to the direction of the fibers of the one or more adjacent layers, the orientation of the layers of the stack
étant telle que les fibres unidirectionnelles des différen- being such that the unidirectional fibers of the
tes nappes s'étendent sensiblement à 450 par rapport à l'axe longitudinal de la lame de faisceau 13 a ou 13 b Par exemple, chacun des éléments feuilletés inférieur 15 a et supérieur b peut être constitué par l'empilement de neuf couches de tissu ou de seize nappes, ou encore, en variante, d'un empilement comprenant des couches de tissu et des couches de these webs extend substantially 450 relative to the longitudinal axis of the beam lamina 13a or 13b. For example, each of the lower laminate elements a and b may be constituted by the stack of nine layers of fabric or sixteen layers or, alternatively, a stack comprising layers of fabric and layers of
nappes L'élément feuilleté intercalaire 15 c est un empile- The interlayer laminated element 15 c is a stack of
ment constitué des mêmes couches de tissu et/ou couches de nappes, mais dont l'épaisseur est double de celle des éléments feuilletés inférieur 15 a et supérieur 15 b, l'élément intercalaire 15 c étant par exemple réalisé en superposant deux éléments feuilletés tels que les éléments it consists of the same layers of fabric and / or layers of plies, but whose thickness is twice that of the lower laminate elements 15 a and upper 15 b, the intermediate element 15 c being for example made by superimposing two laminated elements such as that the elements
inférieur 15 a ou supérieur 15 b.lower 15a or higher b.
Comme représenté sur la figure 2 et, de manière plus détaillée, sur la figure 9, les trois éléments feuilletés 15 a, 15 b et 15 c présentent, vus en plan, la même forme évasée latéralement des deux côtés des portions d'extrémité de liaison 14 a et 14 b, lesquelles sont de forme sensiblement rectangulaire dans le prolongement et à l'extrémité des As shown in FIG. 2 and, in more detail, in FIG. 9, the three laminated elements 15a, 15b and 15c have, seen in plan, the same flared shape laterally on both sides of the end portions of FIG. 14a and 14b, which are substantially rectangular in the extension and at the end of
lames 13 a et 13 b.blades 13a and 13b.
La forme évasée latéralement des deux côtés que présente chaque élément feuilleté 15 a, 15 b et 15 c par rapport aux portions d'extrémité de liaison 14 a et 14 b est délimitée par les faces latérales de ces éléments, qui sont en saillie latérale par rapport aux portions d'extrémité 14 a et 14 b, et qui présentent, dans la partie de chaque élément feuilleté qui est tournée vers la coque 6 de la pale, une zone concave 16, à concavité tournée latéralement d'un côté ou de l'autre de la pale et vers la coque 6, tandis que dans la partie d'extrémité des éléments feuilletés 15 a, 15 b et c qui est tournée du côté opposé à la coque 6, les faces latérales de ces éléments feuilletés présentent des zones planes 17 qui convergent l'une vers l'autre, en délimitant sur les éléments feuilletés une partie d'extrémité de forme The laterally flared shape of the two sides of each laminated element 15a, 15b and 15c with respect to the connecting end portions 14a and 14b is delimited by the lateral faces of these elements, which project laterally by relative to the end portions 14a and 14b, and which have, in the portion of each laminated element which faces the shell 6 of the blade, a concave zone 16, concavity turned laterally on one side or the other. other of the blade and towards the shell 6, while in the end portion of the laminated elements 15a, 15b and c which is turned on the opposite side to the shell 6, the lateral faces of these laminated elements have zones planes 17 which converge towards each other, delimiting on the laminated elements a shape end portion
sensiblement trapézoïdale. Afin de combler l'espace délimité entre deux éléments feuilletés 15 a, 15substantially trapezoidal. In order to fill the space delimited between two laminated elements 15 a, 15
b et 15 c voisins, par les parties de ces deux éléments voisins qui sont en saillie par rapport aux portions d'extrémité de liaison 14 a et 14 b, l'attache feuilletée 15 comprend également quatre éléments feuilletés de remplissage latéral, dont deux, 18 a (voir figure 9) sont disposés chacun en appui contre ltune des faces latérales de la portion d'extrémité de liaison 14 a, et en sandwich entre les parties latérales saillantes des éléments feuilletés inférieur 15 a et intercalaire 15 c, et dont les deux autres 18 b sont disposés chacun en appui contre l'une des faces latérales de la portion d'extrémité de liaison 14 b et pris en sandwich entre les parties latéralement saillantes des éléments feuilletés intercalaire 15 c et supérieur 15 b Les éléments feuilletés de remplissage latéral 18 a et 18 b sont d'une structure feuilletée analogue à celle des autres éléments feuilletés 15 a, 15 b, 15 c, donc en composite PEEK/carbone, et leur face latérale opposée à celle par laquelle ils sont chacun appliqués contre l'une des portions d'extrémité de liaison 14 a et 14 b présente également, comme les faces latérales des éléments feuilletés 15 a, 15 b et 15 c, une zone concave 19, qui est dans le prolongement des zones concaves 16 des éléments feuilletés 15 a, 15 b et 15 c, ainsi qu'une zone plane 20, qui est dans le prolongement des zones planes 17 des éléments feuilletés 15 a, 15 b, 15 c, et qui est donc convergente avec la zone plane 20 de l'autre élément b and 15 c neighbors, by the portions of these two adjacent elements which project from the connecting end portions 14a and 14b, the laminated fastener 15 also comprises four lateral filling laminated elements, two of which, 18a (see FIG. 9) are each placed in abutment against one of the lateral faces of the connecting end portion 14a, and sandwiched between the projecting lateral parts of the lower laminate elements 15a and 15c, and whose two others 18b are each placed in abutment against one of the lateral faces of the connecting end portion 14b and sandwiched between the laterally projecting parts of the interlayer 15c and upper laminated elements 15b The laminated filling elements side 18 a and 18 b are of a laminated structure similar to that of the other laminated elements 15 a, 15 b, 15 c, thus composite PEEK / carbon, and their side face o applied to that by which they are each applied against one of the connecting end portions 14a and 14b also has, as the side faces of the laminated elements 15a, 15b and 15c, a concave zone 19, which is an extension of the concave areas 16 of the laminated elements 15a, 15b and 15c, and a planar zone 20, which is an extension of the planar zones 17 of the laminated elements 15a, 15b, 15c, and which is therefore convergent with the flat area 20 of the other element
feuilleté de remplissage latéral 18 a ou 18 b correspondant. laminated lateral filling 18 a or 18 b corresponding.
La solidarisation de tous les éléments feuilletés a, 15 b, 15 c, 18 a, 18 b de l'attache feuilletée 15 aux portions d'extrémité de liaison 14 a et 14 b des deux lames torsibles 13 a et 13 b de la partie d'emplanture 5 de la pale 1 est assurée par la rigidification de la résine PEEK, qui agglomère toutes les fibres de renfort en carbone, en couches de nappes de fibres unidirectionnelles ou de tissu, qui constituent les éléments feuilletés de l'attache 15 ainsi que les lames torsibles 13 a et 13 b et leurs portions The joining of all the laminated elements a, 15b, 15c, 18a, 18b of the laminated fastener 15 to the connecting end portions 14a and 14b of the two twisted blades 13a and 13b of the part 5 of the blade 1 is provided by the stiffening of the PEEK resin, which agglomerates all the carbon reinforcing fibers, in layers of layers of unidirectional fibers or fabric, which constitute the laminated elements of the fastener 15 as well as that the twisted blades 13a and 13b and their portions
d'extrémité de liaison 14 a, 14 b. link end 14a, 14b.
Afin de faciliter la réalisation du longeron 7, à partie d'emplanture 5 intégrée, l'unique écheveau composite du longeron 7 est formé de deux faisceaux de même nature, constitués chacun par une lame pultrudée comprenant plusieurs nappes superposées de fibres continues et unidirectionnelles de carbone orientées selon l'axe A-A de la pale, et agglomérées par la résine PEEK, les différentes nappes de fibres superposées de chaque lame pouvant être obtenues par superposition d'un nombre égal de mêmes longueurs découpées dans un ruban de composite PEEK/carbone, In order to facilitate the production of the spar 7, with integrated root portion 5, the single composite skein of the spar 7 is formed of two beams of the same nature, each consisting of a pultruded blade comprising a plurality of superposed layers of continuous and unidirectional fibers of carbon oriented along the axis AA of the blade, and agglomerated by PEEK resin, the different layers of superposed fibers of each blade can be obtained by superposition of an equal number of the same lengths cut in a PEEK / carbon composite tape,
à fibres de carbone unidirectionnelles et longitudinales. with unidirectional and longitudinal carbon fibers.
Les deux lames pultrudées sont maintenues espacées l'une de l'autre sur une partie de leur longueur, qui forme la partie d'emplanture 5, grâce à l'attache feuilletée 15, dont elles sont solidaires par leur extrémité correspondante, tandis que sur le reste de leur longueur, ces deux lames pultrudées sont superposées, avec interposition de trois nappes de fibres de carbone unidirectionnelles et longitudinales agglomérées par la résine PEEK, pour constituer la partie du The two pultruded blades are kept spaced from each other over a part of their length, which forms the root part 5, thanks to the laminated fastener 15, which they are secured by their corresponding end, while on the rest of their length, these two pultruded blades are superimposed, with the interposition of three layers of unidirectional and longitudinal carbon fibers agglomerated by the PEEK resin, to constitute the part of the
longeron 7 reçue dans la coque 6.spar 7 received in the hull 6.
En service, les efforts centrifuges qui s'exercent sur la pale 1 sollicitent le longeron 7 longitudinalement, de sorte que son attache feuilletée 15 vient en butée, par les évidements concaves formés latéralement des deux côtés par les faces latérales 16 et 19 de ses éléments feuilletés, contre des douilles, dont une au moins est amovible pour permettre le démontage individuel de la pale, qui sont solidarisées sur le moyeu, et situées chacune sur l'un des côtés de la partie d'emplanture 5, en s'étendant dans une direction sensiblement perpendiculaire au plan de rotation de la pale, lequel plan de rotation est sensiblement parallèle aux grandes faces supérieure et inférieure des éléments feuilletés et des lames torsibles de la partie In use, the centrifugal forces exerted on the blade 1 urge the spar 7 longitudinally, so that its laminated fastener 15 abuts, by the concave recesses formed laterally on both sides by the side faces 16 and 19 of its elements. laminates, against sockets, at least one of which is removable to allow individual disassembly of the blade, which are secured to the hub, and each located on one side of the root part 5, extending into a direction substantially perpendicular to the plane of rotation of the blade, which plane of rotation is substantially parallel to the large upper and lower faces of the laminated elements and the twisted blades of the part
d'emplanture 5.root 5.
Le pied de pale tubulaire 4, représenté schématique- The tubular blade root 4, represented schematically
ment en coupe sur la figure 8, comprend deux demi-coquilles complémentaires 21 a et 21 b, dont chacune a la forme de la moitié d'un tube, de section variable, découpé axialement par un plan diamétral, et ces deux demi-coquilles 21 a et 21 b Figure 8, comprises two complementary half-shells 21a and 21b, each of which is in the form of half of a tube, of variable section, cut axially by a diametral plane, and these two half-shells 21a and 21b
sont aboutées l'une contre l'autre par leurs bords lon- are joined one against the other by their long edges.
gitudinaux, de manière à reconstituer le tronçon de tube, et sont chacune constituée par un prolongement axial de l'un respectivement des deux revêtements stratifiés 6 a et 6 b de la coque 6 de la pale Chaque demi-coquille 21 a ou 21 b est stratifiée et comprend non seulement les différentes couches de tissu et nappes de fibres agglomérées par la résine PEEK qui constituent le revêtement 6 a ou 6 b qu'elle prolonge, longitudinal, so as to reconstitute the tube section, and are each constituted by an axial extension of one respectively of the two laminated coverings 6a and 6b of the hull 6 of the blade Each half-shell 21a or 21b is laminated and comprises not only the different layers of fabric and plies of fibers agglomerated by the PEEK resin which constitute the coating 6a or 6b that it extends,
mais au moins une couche supplémentaire de renfort, locali- but at least one additional layer of reinforcement, local
sée au niveau de ce prolongement, et qui est par exemple une couche de tissu PEEK/carbone, dont les directions des fils de chaîne et de trame sont l'une sensiblement parallèle et at the level of this extension, and which is for example a layer of PEEK / carbon fabric, the directions of the warp and weft son are one substantially parallel and
l'autre sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal A- the other substantially perpendicular to the longitudinal axis A-
A de la pale, cette ou ces couches de renfort supplémen- In the blade, this or these layers of additional reinforcement
taires venant par-dessus les autres couches du revêtement. coming over the other layers of the coating.
Afin de rigidifier le pied de pale 4 en lui donnant une épaisseur suffisante, ces deux demi-coquilles 21 a et 21 b In order to stiffen the blade root 4 by giving it a sufficient thickness, these two half-shells 21a and 21b
sont intérieurement renforcées par une manchette 22 tubulai- are internally reinforced by a tubular sleeve 22
re Cette manchette 22 présente un passage axial et central 23, qui est traversé par les deux lames 13 a et 13 b de la partie d'emplanture 5, à proximité et au niveau de leur subdivision à partir de la lame de longeron 7 dans la coque 6, et ce passage central 23 est délimité par une surface latérale interne de forme générale sensiblement tronconique, à petite base tournée vers la coque 6 La manchette 22 présente de plus une surface latérale externe de forme générale également sensiblement tronconique, mais à grande base tournée vers la coque 6, donc à conicité inversée par rapport à celle du passage interne 23 La manchette 22, qui est entourée des demi-coquilles 21 a et 21 b dont la forme correspond à celle de la surface latérale externe de la This sleeve 22 has an axial and central passage 23, which is traversed by the two blades 13a and 13b of the root portion 5, close and at their subdivision from the beam member 7 in the shell 6, and this central passage 23 is delimited by an internal lateral surface of generally frustoconical general shape, with a small base turned towards the shell 6 The sleeve 22 furthermore has an external lateral surface of general shape also substantially frustoconical, but with a large base turned towards the shell 6, therefore with an inverted conicity relative to that of the internal passage 23 The sleeve 22, which is surrounded by the half-shells 21a and 21b whose shape corresponds to that of the external lateral surface of the
manchette 22 contre laquelle elles sont appliquées, s'amin- cuff 22 against which they are applied,
cit de la sorte progressivement de son extrémité adjacente à la coque 6 jusqu'à son extrémité tournée vers l'attache cit so gradually from its end adjacent to the shell 6 to its end facing the fastener
feuilletée 15.puffed 15.
Les demi-coquilles 21 a et 21 b et la manchette interne de renfort 22 du pied de pale 4 sont entourées et solidaires d'un palier d'encastrement et de rotation du pied de pale sur un moyeu, lequel palier est constitué par un manchon 24 de commande du pas de la pale Ce manchon 24, non représenté sur la figure 9 mais visible sur les figures 1, The half-shells 21a and 21b and the internal reinforcement sleeve 22 of the blade root 4 are surrounded and secured to a bearing for mounting and rotating the blade root on a hub, which bearing is constituted by a sleeve 24 control of the pitch of the blade This sleeve 24, not shown in Figure 9 but visible in Figures 1,
2 et 8, présente une forme générale sensiblement tronconi- 2 and 8, has a substantially truncated general shape
que, à grande base tournée vers la coque 6, au niveau de ses surfaces latérales interne et externe La conicité de son that with a large base facing the shell 6, at its inner and outer side surfaces The taper of its
passage central correspond sensiblement à celle des demi- central passage corresponds substantially to that of the
coquilles 21 a et 21 b et de la surface externe de la shells 21a and 21b and the outer surface of the
manchette interne de renfort 22 Pour permettre son ar- internal reinforcing cuff 22 to allow its
ticulation à un dispositif de commande collective du pas des pales d'un moyeu multi-pales à pas variable comprenant une pluralité de pales telle que la pale 1, le manchon 24 comporte, en saillie radiale vers l'extérieur, un levier de commande de pas 25 Ce levier 25 est percé d'une ouverture 26 pour le logement d'une articulation à rotule de liaison au dispositif de commande collective du pas, d'une manière décrite dans la demande conjointe précitée, ainsi que dans les brevets français précités, auxquels on se reportera pour davantage de précisions sur ce montage et sur la structure In conjunction with a collective pitch control device of the blades of a variable pitch multi-blade hub comprising a plurality of blades such as the blade 1, the sleeve 24 has, radially outwardly projecting, a control lever of not 25 This lever 25 is pierced by an opening 26 for the accommodation of a link ball joint to the collective control device of the pitch, in a manner described in the aforementioned joint application, as well as in the aforementioned French patents, which will be referred to for more details on this assembly and the structure
du dispositif de commande collective de pas. collective pitch control device.
Ce manchon 24 peut être un manchon métallique, comme décrit en référence à la figure 14 du brevet FR-2 616 409 This sleeve 24 may be a metal sleeve, as described with reference to FIG. 14 of patent FR-2,616,409
précité, et son montage peut correspondre à la représenta- above, and its arrangement may correspond to the representation
tion de la figure 16 du même brevet, le manchon métallique 24 étant alors rapporté par collage ou frettage sur le pied de la pale assemblée De manière connue, le montage par frettage est assuré en chauffant le manchon 24, en FIG. 16 of the same patent, the metal sleeve 24 then being attached by gluing or hooping on the foot of the assembled blade. In known manner, the shrink fitting is provided by heating the sleeve 24,
l'emmanchant sur le pied de pale, puis en le refroidissant. wrapping it on the blade root and then cooling it.
Mais, dans un exemple préféré de réalisation qui assure un gain de masse, le manchon 24, comme d'ailleurs la manchette interne de renfort 22, est une pièce moulée par injection en composite de fibres courtes de renfort en carbone, noyées dans la matrice PEEK, laquelle est chargée However, in a preferred embodiment which provides a saving in mass, the sleeve 24, like the internal reinforcement sleeve 22, is an injection-molded part made of a composite of short reinforcing carbon fibers, embedded in the matrix. PEEK, which is responsible
à 30 % environ en masse des fibres de renfort. about 30% by weight of the reinforcing fibers.
Enfin, le manchon 24 est solidaire et entouré, au niveau de chacune de ses extrémités axiales, d'une bague 27 ou 28, réalisée en métal ou en céramique, qui constitue une portée de rotation du manchon 24 sur le moyeu, ces bagues 27 et 28 étant solidarisées au manchon 24 par collage ou frettage. La pale 1 est ainsi telle que tous ses composants, à l'exception des bagues 27 et 28 et, éventuellement, du manchon 24, sont réalisés en composite PEEK/carbone, l'assemblage des différents composants et la cohésion de la Finally, the sleeve 24 is integral and surrounded, at each of its axial ends, with a ring 27 or 28, made of metal or ceramic, which constitutes a rotational range of the sleeve 24 on the hub, these rings 27 and 28 being secured to the sleeve 24 by gluing or hooping. The blade 1 is thus such that all its components, with the exception of the rings 27 and 28 and, optionally, the sleeve 24, are made of PEEK / carbon composite, the assembly of the various components and the cohesion of the
pale étant assurés par la résine PEEK. blade being provided by PEEK resin.
Une variante de cette pale est représentée sur la A variant of this blade is represented on the
figure 10 La pale 31 selon cette variante ne diffère essen- FIG. 10 The blade 31 according to this variant differs substantially only
tiellement de celle des figures 1 à 9 que par la structure de sa partie d'emplanture 35, qui n'est plus munie d'une attache feuilletée, mais d'une partie d'emplanture 35 à boucle de liaison Dans cette variante, le longeron 37 est également constitué d'un écheveau de fibres de renfort continues et unidirectionnelles de carbone, agglomérées par la résine PEEK, et qui présente deux parties parallèles l'une à l'autre et accolées l'une à l'autre, le long de l'axe longitudinal de la pale 31, pour constituer deux faisceaux de longeron accolés et reçus dans la coque 36 en partie courante ou profilée 32 de la pale 31 Ces deux faisceaux du longeron 37 sont reliés l'un à l'autre par une partie en boucle sensiblement aplatie, qui constitue la partie d'emplanture 35 proprement dite, et dont l'extrémité externe à la coque 36 est enroulée en boucle 38 et forme une attache en boucle de liaison au moyeu (non représenté) pour entourer une douille par laquelle la pale 31 est destinée à être individuellement rattachée de manière amovible au moyeu, par un boulon, de la manière décrite dans les brevets français précités Cette attache en boucle 38 est reliée au deux faisceaux du longeron 37 reçus dans la coque 36 par deux parties d'écheveau formant deux faisceaux d'attache torsibles 37 a et 37 b de la partie d'emplanture 35 Pour le reste de la structure de cette pale 31, on retrouve dans la coque 36 un corps de remplissage avant (non représenté) et un corps de remplissage arrière 40 qui sont des profilés pultrudés en composite PEEK/carbone à fibres longues et unidirectionnelles, la coque 36 est réalisée comme la coque 6 de la pale 1, le pied de pale 34, représenté sur la figure sans le manchon de commande de pas et ses bagues de rotation, comprend également des demi-coquilles stratifiées 41 a et 41 b prolongeant les revêtements stratifiés d'intrados et d'extrados de la coque 36, avec au moins une couche supplémentaire de tissu de renfort PEEK/carbone, et une manchette de renfort interne 42, moulée par injection en 4 of the structure of its root portion 35, which is no longer provided with a laminated fastener, but with a root portion 35 with a connecting loop. spar 37 also consists of a skein of continuous and unidirectional carbon reinforcing fibers, agglomerated by the PEEK resin, and which has two parts parallel to each other and contiguous to each other, along of the longitudinal axis of the blade 31, to form two beams of spar joined and received in the shell 36 in the current or profiled part 32 of the blade 31 These two beams of the spar 37 are connected to one another by a a substantially flattened loop portion, which constitutes the root part itself, and whose outer end to the shell 36 is looped in a loop 38 and forms a hub-and-loop connection fastener (not shown) to surround a bushing by which the blade 31 is destined The loop fastener 38 is connected to the two beams of the spar 37 received in the shell 36 by two skein portions forming two sections. twisted fastening bundles 37 a and 37 b of the root portion 35 For the rest of the structure of this blade 31, there is found in the shell 36 a front filler body (not shown) and a rear filler 40 which are pultruded profiles in PEEK / carbon composite with long and unidirectional fibers, the shell 36 is made as the shell 6 of the blade 1, the blade root 34, shown in the figure without the pitch control sleeve and its rings of rotation, also comprises laminated half-shells 41a and 41b extending the intrados and extrados laminate coatings of the shell 36, with at least one additional layer of reinforcing fabric t PEEK / carbon, and an internal reinforcement cuff 42, injection molded into
composite PEEK/carbone à fibres courtes de renfort. PEEK / carbon composite with short reinforcing fibers.
Le procédé de fabrication de la pale des figures 1 à 9 comprend une étape essentielle d'assemblage par fusion sous pression des composants en composite PEEK/carbone de la pale, après que ces composants aient été préfabriqués sous The manufacturing method of the blade of FIGS. 1 to 9 comprises an essential step of assembling by fusion pressure of the PEEK / carbon composite components of the blade, after these components have been prefabricated under
la forme de pièces élémentaires.the shape of elementary pieces.
Pour réaliser chaque revêtement d'intrados ou d'extrados 6 a ou 6 b sous la forme d'une pièce élémentaire préfabriquée en composite PEEK/carbone, on commence par réaliser une plaque 50 (voir figure 11) constituée par la superposition d'autant de couches rectangulaires planes à l'état semi-rigide de fibres de carbone agglomérées par de la résine PEEK, que les revêtements 6 a et 6 b comprennent de couches, et de même nature, c'est-à-dire, pour l'exemple considéré, de deux couches de nappes de fibres continues et unidirectionnelles de carbone, orientées selon la largeur de la plaque 50, dont la direction correspond à la direction longitudinale ou envergure de la coque 6, et qui est supérieure à deux fois l'envergure de cette coque 6, et d'au moins une couche supérieure de tissu de fibres de carbone agglomérées par la résine PEEK et dont les directions des fils de trame et de chaîne sont inclinées à 450 par rapport To make each lining of the intrados or extrados 6a or 6b in the form of a prefabricated elementary piece made of PEEK / carbon composite, it is first possible to make a plate 50 (see FIG. rectangular flat layers in the semi-rigid state of carbon fibers agglomerated with PEEK resin, that the coatings 6a and 6b comprise layers, and of the same nature, that is to say, for the example considered, two layers of continuous and unidirectional carbon fiber sheets, oriented along the width of the plate 50, the direction of which corresponds to the longitudinal direction or span of the shell 6, and which is greater than twice the span of this shell 6, and at least one upper layer of carbon fiber fabric agglomerated with the PEEK resin and whose directions of the weft and warp threads are inclined at 450 relative to
à la largeur de la plaque 50 L'empilement comprend égale- to the width of the plate 50 The stack also includes
ment au moins une bande de renfort 51, également à l'état semi-rigide, de tissu de fibres de carbone agglomérées par de la résine PEEK mais dont les directions des fils de chaîne et de trame sont orientées l'une selon la largeur et l'autre selon la longueur de la plaque 50, cette bande ou ces bandes 51 s'étendant longitudinalement au travers de la partie centrale de la plaque 50, laquelle partie centrale est destinée à former les prolongements en demi-coquilles at least one reinforcing strip 51, also in the semi-rigid state, of carbon fiber fabric agglomerated with PEEK resin but whose directions of the warp and weft threads are oriented one according to the width and the other according to the length of the plate 50, this band or strips 51 extending longitudinally through the central portion of the plate 50, which central portion is intended to form the extensions in half-shells
21 a et 21 b des revêtements 6 a et 6 b de la coque 6. 21a and 21b of the coverings 6a and 6b of the shell 6.
L'empilage de ces couches et bandes est chauffé à une température de fusion de la matrice PEEK, de l'ordre de 4000 C, et mis sous une faible pression, de l'ordre de 0,1 à 0,5 M Pa, dans un moule de compactage, pour assurer la liaison entre les différentes couches et bandes de fibres par la matrice PEEK Puis l'empilement est refroidi et on obtient par solidification de la résine PEEK une plaque 50 The stack of these layers and strips is heated to a melting temperature of the PEEK matrix, of the order of 4000 C, and put under a low pressure, of the order of 0.1 to 0.5 M Pa, in a compacting mold, to ensure the connection between the different layers and fiber strips by the PEEK matrix Then the stack is cooled and the PEEK resin is obtained by solidification of a plate 50
précompactée, en composite PEEK/carbone à l'état sensible- precompacted, PEEK composite / carbon in the sensitive state-
ment rigide, dans laquelle on découpe ensuite, par jet de stiffness, in which then cut, by jet of
fluide, des panneaux tels que 52 a et 52 b, disposés sensible- fluid, panels such as 52a and 52b, arranged
ment bout à bout selon la largeur de la plaque 50, et tournés l'un vers l'autre par les prolongements destinés à former les demi-coquilles 21 a et 21 b du pied de pale, et chacun de ces panneaux 52 a et 52 b présentant la forme développée à plat respectivement du revêtement d'intrados 6 a end to end according to the width of the plate 50, and facing each other by the extensions intended to form the half-shells 21a and 21b of the blade root, and each of these panels 52a and 52 b having the flat developed form respectively of the intrados coating 6 a
et d'extrados 6 b.and extrados 6 b.
Chaque panneau plat 52 a ou 52 b est ensuite conformé Each flat panel 52a or 52b is then shaped
à la forme souhaitée du revêtement d'intrados 6 a ou d'extra- to the desired shape of the intrados 6a or extra-
dos 6 b correspondant par estampage dans un moule d'estampage. L'estampage est un procédé connu de transformation utilisé pour les composites à matrice thermoplastique et à fibres de renfort longues ou continues, et permet d'obtenir des cadences de réalisation très élevées A partir du découpage, si nécessaire, du flan à emboutir dans une plaque, nappe ou bande de plus grande dimension du composite thermoplastique, ce procédé consiste à chauffer le flan, par exemple aux infra-rouges ou par passage dans un four tunnel à air chaud pulsé, puis à transférer le flan préchauffé à une température suffisante pour ramollir ou fondre la matrice sur une presse comportant des outillages formant poinçon, d'une part, et, d'autre part, matrice, puis à fermer la presse avec un temps de refroidissement de back 6 b corresponding by stamping in a stamping mold. Embossing is a known method of transformation used for composites with thermoplastic matrix and with long or continuous reinforcing fibers, and makes it possible to obtain very high production rates from the cutting, if necessary, of the blank to be stamped in a machine. plate, web or strip of larger dimension of the thermoplastic composite, this method consists in heating the blank, for example at infra-red or by passing through a forced hot air tunnel furnace, then to transfer the preheated blank to a temperature sufficient to soften or melt the matrix on a press comprising punching tools, on the one hand, and, on the other hand, die, then to close the press with a cooling time of
quelques dizaines de seconde pour permettre la solidifica- a few tens of seconds to allow solidification
tion de la matrice après mise en forme du flan entre poinçon et matrice, puis enfin à démouler et éventuellement à matrix after shaping the blank between punch and die, then finally to unmould and possibly to
ébavurer la pièce ainsi conformée. deburr the piece thus shaped.
Ce procédé d'estampage est mis en oeuvre comme représenté schématiquement sur les figures 12 et 13, dans un moule d'estampage comportant une partie de moule inférieure 53 a, formant matrice, et une partie de moule supérieure 53 b, formant poinçon, qui présentent chacune l'une respectivement de deux empreintes complémentaires 54 a et 54 b correspondant aux formes interne et externe du revêtement stratifié 6 a ou This embossing process is carried out as shown schematically in FIGS. 12 and 13, in a stamping mold having a lower mold portion 53a, forming a die, and an upper mold portion 53b, forming a punch, which each have respectively one of two complementary indentations 54a and 54b corresponding to the inner and outer shapes of the laminate coating 6a or
6 b que ce moule d'estampage 53 permet de réaliser. 6b that stamping mold 53 can achieve.
A titre d'exemple, le moule d'estampage 53 des figures 12 et 13 permet la mise en forme des revêtements d'intrados 6 a L'empreinte 54 a interne à la partie de moule inférieure 53 a correspond ainsi à la forme externe du revêtement d'intrados 6 a, tandis que l'empreinte 54 b interne à la partie de moule supérieure 53 b correspond à la forme interne de ce même revêtement d'intrados 6 a Sur la figure 12, entre les deux parties de moule 53 a et 53 b écartées l'une de l'autre, et maintenues chacune à une température inférieure à la température de fusion de la matrice PEEK, par exemple de l'ordre de 1500 C, on dispose le panneau plat 52 a ayant la même structure que le revêtement d'intrados 6 a mais la forme de ce dernier telle que développée à plat Ce panneau 52 a est disposé dans le moule 53 après préchauffage By way of example, the stamping mold 53 of FIGS. 12 and 13 makes it possible to shape the lower surface coverings 6a. The cavity 54a internal to the lower mold portion 53a thus corresponds to the external shape of the 6, while the cavity 54b internal to the upper mold part 53b corresponds to the internal shape of the same intrados coating 6a In FIG. 12, between the two mold parts 53a and 53 b spaced from each other, and each maintained at a temperature below the melting temperature of the PEEK matrix, for example of the order of 1500 C, the flat panel 52 a having the same structure that the intrados coating 6 has but the shape of the latter as developed flat This panel 52a is disposed in the mold 53 after preheating
à une température de l'ordre de 400 C, puis les deux demi- at a temperature of the order of 400 C, then the two half
moules 53 a et 53 b sont fermés, comme représenté sur la figure 13, pour assurer la mise en forme au profil souhaité du revêtement d'intrados 6 a Après refroidissement dans le moule 53 fermé, la matrice PEEK se solidarise, le moule 53 est ouvert et le revêtement d'intrados 6 a peut être démoulé, comme représenté sur les figures 14 et 15 Les sections des figures 17 et 18 représentent l'évolution du vrillage de ce revêtement d'intrados 6 a dans la partie courante 2 de la pale, et la section de la figure 16 montre la demi-coquille The molds 53a and 53b are closed, as shown in FIG. 13, in order to shape the desired profile of the intrados coating 6a. After cooling in the closed mold 53, the PEEK matrix becomes solid, the mold 53 is open and the intrados coating 6a can be demolded, as shown in Figures 14 and 15 The sections of Figures 17 and 18 show the evolution of twisting of the intrados coating 6a in the current portion 2 of the blade , and the section of Figure 16 shows the half-shell
21 a formée dans le prolongement axial du revêtement d'intra- 21 formed in the axial extension of the inner coating of
dos 6 a.back 6 a.
Le revêtement d'extrados 6 b est réalisé de la même manière par estampage d'un panneau 52 b dans un moule d'estampage analogue au moule 53, et dont les empreintes des deux parties de moule correspondent respectivement à la forme externe et à la forme interne de ce revêtement The upper surface layer 6b is made in the same way by stamping a panel 52b in a stamping mold similar to the mold 53, and whose indentations of the two mold parts respectively correspond to the external shape and the internal form of this coating
d'extrados 6 b.extrados 6 b.
La pièce élémentaire constituant la manchette de renfort interne 22 en composite PEEK/carbone est réalisée The elementary part constituting the internal reinforcing cuff 22 made of PEEK / carbon composite is produced
par moulage par injection.by injection molding.
On sait que le moulage par injection est un procédé de moulage dans lequel une partie ou la totalité de la matière à mouler est introduite sous forme fluide, par l'intermédiaire d'un dispositif de pression, dans un moule préalablement fermé Ce procédé permet de réaliser, à des cadences élevées, des pièces de formes géométriques très It is known that injection molding is a molding method in which a part or all of the molding material is introduced in fluid form, via a pressure device, into a previously closed mold. achieve, at high rates, pieces of geometric shapes very
variées avec un bon respect des tolérances dimensionnelles. varied with a good respect of dimensional tolerances.
Il est connu de réaliser des pièces en thermoplastique renforcé de fibres par injection à partir d'un demi-produit It is known to produce fiber reinforced thermoplastic parts by injection from a semi-finished product.
sous forme de poudre ou de granulés sur une machine spécifi- in the form of powder or granules on a specific machine
que appelée presse à injecter Il est également connu que le cycle de fabrication comporte cinq étapes principales: à savoir, la plastification de la matière, la fermeture du What is known as the injection molding machine It is also known that the production cycle comprises five main stages: namely, the plasticization of the material, the closure of the
moule, le remplissage du moule sous pression, le refroidis- mold, filling the mold under pressure, cooling it
sement, et le démoulage de la pièce La fermeture de la presse est assurée par exemple par des vérins hydrauliques ou des systèmes mécaniques, avec une force de fermeture qui peut être très élevée La plastification de la matière et l'alimentation du moule s'effectuent par l'intermédiaire d'une unité d'injection, qui comporte un système doseur, un ensemble vis-fourreau et un vérin hydraulique La vis mise en rotation entraîne la matière délivrée par le système de dosage, de sorte que la matière s'échauffe à la fois par friction et par contact avec le fourreau, qui comporte un dispositif de chauffage La matière fluidifiée par chauffage est ensuite injectée dans le moule, par un mouvement de translation de la vis, qui fonctionne comme un piston, ce mouvement de translation étant assuré par un vérin de l'unité d'injection Le refroidissement du moule s'effectue ensuite soit naturellement, après arrêt du chauffage, soit par circulation d'un fluide (eau, huile) dans le moule Le démoulage est ensuite obtenu, après ouverture du moule, et peut comporter une phase d'éjection, qui s'effectue The closing of the press is ensured, for example, by hydraulic cylinders or mechanical systems, with a closing force which can be very high. The plasticization of the material and the feeding of the mold take place by means of an injection unit, which comprises a metering system, a screw-sleeve assembly and a hydraulic cylinder The rotating screw drives the material delivered by the metering system, so that the material heats up both by friction and by contact with the sheath, which comprises a heating device The fluidized material by heating is then injected into the mold, by a translational movement of the screw, which functions as a piston, this translational movement being ensured by a cylinder of the injection unit The cooling of the mold is then carried out either naturally, after stopping the heating, or by circulation of a fluid (water, oil) d in the mold The mold is then obtained, after opening the mold, and may include an ejection phase, which is carried out
automatiquement au moyen d'éjecteurs mécaniques ou pneumati- automatically by means of mechanical or pneumatic ejectors
ques. L'ensemble de ces dispositifs étant connu, l'outillage de moulage par injection de la manchette 22 ne sera pas davantage décrit dans le présent mémoire, car il ne présente aucune originalité, compte tenu de la géométrie simple de la manchette 22 (pièce tubulaire à surfaces latérales interne et externe généralement tronconiques, pouvant facilement être moulée d'une seule pièce ou en deux moitiés). On indique cependant que la manchette 22 est moulée par injection d'un matériau composite à base de granulés de matrice PEEK dans laquelle sont noyées des fibres courtes de c. All these devices being known, the injection molding tooling of the sleeve 22 will not be further described herein because it has no originality, given the simple geometry of the sleeve 22 (tubular part with generally frustoconical internal and external lateral surfaces, which can easily be molded in one piece or in two halves). It is however indicated that the sleeve 22 is injection-molded with a composite material based on PEEK matrix granules in which short fibers of
carbone Ces granulés de composite thermoplastique PEEK/car- These granules of thermoplastic PEEK / car-
bone sont des demi-produits disponibles, par exemple, sous les références commerciales 150 CA 30 ou 450 CA 30 auprès de la société britannique ICI ou de ses filiales Il s'agit de granulés de 2 à 4 mm de longueur et de 1 à 3 mm de diamètre, de résine PEEK chargée à environ 30 % en masse de carbone en bone are semi-products available, for example, under the commercial references 150 CA 30 or 450 CA 30 from the British company ICI or its subsidiaries It is pellets 2 to 4 mm in length and 1 to 3 mm in diameter, PEEK resin loaded to approximately 30% by mass of carbon in
fibres courtes contenues à l'état sec dans la résine PEEK. short fibers contained in the dry state in PEEK resin.
Avant toute utilisation, ces granulés sont étuvés à une Before use, these granules are parboiled at a
température d'environ 150 C pendant au moins trois heures. temperature of about 150 C for at least three hours.
Puis ces granulés sont chauffés à une température de fusion de la matrice PEEK, de l'ordre de 4000 C, et le matériau composite fluidifié par fusion de sa matrice est ensuite injecté dans le moule, maintenu à une température comprise entre environ 1500 C et environ 2000 C, mais de préférence voisine de 150 'C Après refroidissement et solidification de la résine PEEK, la manchette 22 peut être démoulée Les caractéristiques mécaniques du matériau composite injectable à chaud ainsi constitué sont très satisfaisantes, puisque, dans des conditions d'utilisation à température ambiante de 230 C, par exemple, le module d'YOUNG en traction est de 24000 M Pa, et la résistance à rupture en traction statique voisine de 200 M Pa On constate que ces valeurs sont du même ordre de grandeur que celles d'un tissu de verre équilibré, c'est-à-dire à même pourcentage de fibres dans les sens chaîne et trame, par exemple un tissu de verre de type E à % de fibres en masse, dont le module d'YOUNG et la résistance en traction statique sont respectivement de l'ordre de 20000 M Pa et 300 M Pa Le matériau composite PEEK/carbone résultant de l'injection à chaud à partir des Then these granules are heated to a melting temperature of the PEEK matrix, of the order of 4000 C, and the composite material fluidized by melting its matrix is then injected into the mold, maintained at a temperature between about 1500 C and approximately 2000 ° C., but preferably close to 150 ° C. After cooling and solidification of the PEEK resin, the sleeve 22 can be demolded. The mechanical characteristics of the hot injectable composite material thus constituted are very satisfactory, since under conditions of use at ambient temperature of 230 ° C., for example, the modulus of YOUNG in tension is 24000 M Pa, and the tensile strength in static tension close to 200 M Pa. It is noted that these values are of the same order of magnitude as those of a balanced glass fabric, that is to say the same percentage of fibers in the warp and weft directions, for example a type E glass cloth with a mass of fibers, don the YOUNG modulus and the static tensile strength are respectively of the order of 20000 M Pa and 300 M Pa. The PEEK / carbon composite material resulting from the hot injection from the
granules décrits ci-dessus présente donc des caractéristi- The granules described above therefore have characteristics
ques remarquables pour un matériau injecté A titre complé- remarkable for an injected material.
mentaire, ces granulés contiennent 24 % en volume de fibres et 76 % en volume de résine PEEK, et leur masse volumique est de l'ordre de 1, 41 à 1,44 kg/dm 3 La matrice PEEK a elle-même une résistance à la traction de l'ordre de 90 à M Pa, un allongement à rupture de 70 %, un module d'YOUNG de l'ordre de 4000 M Pa, une température de transition vitreuse de 1430 C et une température de fusion de 3900 C Les These granules contain 24% by volume of fibers and 76% by volume of PEEK resin, and their density is of the order of 1.41 to 1.44 kg / dm 3. The PEEK matrix itself has a resistance. tensile strength of the order of 90 to M Pa, an elongation at break of 70%, a YOUNG modulus of the order of 4000 M Pa, a glass transition temperature of 1430 C and a melting temperature of 3900 C The
fibres de renfort sont des fibres de carbone haute résis- reinforcing fibers are high-strength carbon fibers
tance de dénomination commerciale "XAS" de la société britannique COURTAULDS, d'une longueur de l'ordre de 0,1 à environ 0,5 mm Le composite thermoplastique PEEK/carbone "XAS" trade name of the British company COURTAULDS, of a length in the range of 0.1 to about 0.5 mm The PEEK / carbon thermoplastic composite
injectable ainsi obtenu possède de très bonnes caractéristi- injectable thus obtained has very good characteristics
ques mécaniques en statique, une bonne tenue thermique et mechanical problems, good thermal behavior and
aucune sensibilité au vieillissement humide accéléré. no sensitivity to accelerated wet aging.
Lorsque le manchon 24 de commande de pas n'est pas un manchon métallique mais un composant en composite When the pitch control sleeve 24 is not a metal sleeve but a composite component
thermoplastique PEEK/carbone de la pale, la pièce élémen- thermoplastic PEEK / carbon blade, the elemen-
taire qui le constitue est réalisée, comme la manchette 22, par moulage par injection, dans un moule (non représenté car de forme très simple puisque correspondant à la forme tronconique du manchon 24) chauffé à une température de l'ordre de 1500 C, d'un matériau composite à fibres courtes de carbone noyées dans une matrice PEEK en fusion, obtenu en chauffant à une température de l'ordre de 4000 C des granulés its constituent is made, like the sleeve 22, by injection molding, in a mold (not shown because of very simple shape since corresponding to the frustoconical shape of the sleeve 24) heated to a temperature of the order of 1500 C, of a composite material with short carbon fibers embedded in a molten PEEK matrix, obtained by heating at a temperature of about 4000 C of the granules
tels que décrits ci-dessus.as described above.
La pièce élémentaire constituant chacun des corps de remplissage avant 9 et arrière 10 en composite PEEK/carbone de la pale 1 est réalisée par pultrusion d'un profilé de The elementary part constituting each of the front 9 and rear 10 PEEK / carbon composite filling bodies of the blade 1 is produced by pultrusion of a profile of
fibres continues et unidirectionnelles de carbone ag- continuous and unidirectional carbon fibers
glomérées par la résine PEEK.glomerated with PEEK resin.
On sait que la pultrusion est un procédé de fabrica- It is known that pultrusion is a process of
tion par extrusion par étirage qui est spécifique aux matériaux composites à matrice organique, et qui permet de réaliser en continu des profilés pleins ou creux et de section constante Ce procédé est donc bien adapté à la réalisation des corps de remplissage avant 9 et arrière 10 This process is well adapted to the production of the front and rear filler bodies 9 and is therefore suitable for producing solid or hollow sections of constant section.
de la pale 1 puisque la corde de cette dernière est sensi- of the blade 1 since the rope of the latter is sensi-
blement constante Ce procédé consiste essentiellement à tirer des fibres continues de renfort, sous la forme de stratifils de carbone, à travers un bac d'imprégnation en résine, puis une filière chauffée, dans laquelle s'effectue la mise en forme par compactage du profilé pultrudé de résine PEEK enveloppant les stratifils de carbone Ces profilés pultrudés peuvent présenter des taux élevés, de l'ordre de 40 à 60 %, de fibres de renfort en volume, et This process essentially consists in drawing continuous reinforcing fibers, in the form of carbon rovings, through a resin impregnation tank, then a heated die, in which the profiling is formed by compacting the profile. These pultruded profiles may have high levels, of the order of 40 to 60%, of reinforcing fibers in volume, and
donc de bonnes performances mécaniques dans le sens longitu- therefore good mechanical performance in the long-term
dinal La pultrusion permet également de mouler en continu des profilés en stratifiés, les profilés étant élaborés par étirage de nappes de fibres imprégnées à travers une filière Au cours du passage dans la filière chauffée, les nappes sont compactées et forment, en sortie, un profilé aux dimensions précises et d'un bon aspect de surface Ce procédé permet donc de réaliser des profilés pleins en dinal Pultrusion also makes it possible to continuously mold laminate profiles, the profiles being made by drawing impregnated fiber plies through a die. During the passage in the heated die, the plies are compacted and form, at the outlet, a profile. Precise dimensions and a good surface appearance This process allows to realize solid profiles in
résine PEEK et renfort en fibres continues et unidirection- PEEK resin and continuous fiber reinforcement and unidirectional
nelles de carbone qui constituent les corps de remplissage avant 9 et arrière 10 de la pale La ligne de pultrusion qui permet de réaliser ces profilés est classique, et n'est donc pas décrite en détail On se contente de rappeler ci-dessous qu'elle comprend quatre éléments de base à savoir la cantre, le dispositif d'imprégnation, la filière et le système de traction La cantre constitue la partie amont de la ligne de pultrusion et a pour but de regrouper toutes les mèches ou fibres nécessaires au renforcement du profilé, en assurant une parfaite distribution des fibres vers le dispositif d'imprégnation Ce dernier comprend généralement un bac de résine dans lequel l'imprégnation s'effectue généralement au trempé A la sortie du bac, les fibres imprégnées sont dirigées vers la filière, qui exerce un compactage des nappes imprégnées, et à la sortie de laquelle la résine PEEK est suffisamment refroidie et solidifiée pour conserver sa forme au profilé Le dispositif de traction, situé à la sortie de la filière, peut être d'un type dit "à chenille" ou "à serrage alternatif", et étire l'ensemble du profilé et des nappes de fibres avec une bonne précision de vitesse Ce procédé permet de réaliser des profilés présentant une équitension des fibres, une optimisation du taux de fibres par exemple à 60 % en volume, une excellente précision des cotes, qui peut être inférieure au dixième de millimètre, les profilés étant fabriqués en continu en garantissant une qualité répétitive De tels profilés pultrudés, d'une excellente stabilité dimensionnelle, présentent une rigidité remarquable ainsi qu'une bonne absorption des vibrations lorsqu'ils sont soumis à des efforts de fatigue Ces profilés pultrudés sont donc appropriés pour être utilisés comme corps de remplissage dans des pales très sollicitées mécaniquement et thermiquement pendant de longues durées de vie. La pièce élémentaire en composite PEEK/carbone, qui constitue le longeron 7 avec partie d'emplanture 5 intégrée The pultrusion line which makes it possible to produce these profiles is conventional, and is therefore not described in detail. It is sufficient to recall below that consists of four basic elements namely the creel, the impregnation device, the die and the traction system The creel is the upstream part of the pultrusion line and is intended to gather all the bits or fibers necessary for reinforcing the profile by ensuring a perfect distribution of the fibers to the impregnating device The latter generally comprises a resin tank in which the impregnation is generally performed by dipping At the outlet of the tray, the impregnated fibers are directed towards the die, which exerts compaction of the impregnated sheets, and at the exit of which the PEEK resin is sufficiently cooled and solidified to maintain its shape to the profile. Tif traction, located at the exit of the die, can be of a type called "caterpillar" or "AC clamping", and stretches the entire profile and fiber sheets with good accuracy of speed This process makes it possible to produce profiles having a fiber equilibrium, an optimization of the fiber content, for example at 60% by volume, an excellent accuracy of the dimensions, which can be less than one-tenth of a millimeter, the sections being manufactured continuously while guaranteeing a quality These pultruded profiles, of excellent dimensional stability, have a remarkable rigidity and good absorption of vibration when subjected to fatigue forces. These pultruded sections are therefore suitable for use as filler in blades highly mechanically and thermally stressed for long service life. The composite PEEK / carbon composite part, which is the spar 7 with integrated root part 5
à attache feuilletée 15, est réalisée de la manière suivan- with a laminated fastener 15, is made in the following manner.
te On réalise d'abord une plaque 55 (voir figure 19) en empilant par exemple seize couches rectangulaires à l'état A plate 55 (see FIG. 19) is first made by stacking, for example, sixteen rectangular layers in the state.
rigide de nappes de fibres de carbone continues et unidirec- tionnelles agglomérées par la résine PEEK, les nappes étant croisées d'une rigid web of continuous and unidirectional carbon fibers agglomerated with PEEK resin, the webs being crossed
couche à l'autre dans l'empilement de sorte layer to another in the stack so
que l'orientation des fibres d'une couche soit perpen- that the fiber orientation of a layer is
diculaire à celle des fibres de la couche ou des couches voisines dans l'empilement, et que les orientations des fibres des différentes nappes soient sensiblement à 450 par rapport à la direction de la longueur ou de la largeur de la plaque 55 On compacte ensuite l'empilement dans un autoclave de compactage, dans lequel l'empilement est porté à une température de l'ordre de 4000 C pour fondre la résine PEEK, et on le soumet à une pression de l'ordre de 0,1 à environ 0,5 M Pa, exercée par une presse dans l'autoclave ou par la technique du "sac à vide", c'est-à-dire que l'empile- ment est disposé dans une vessie étanche en un film de polyimide, par exemple de dénomination commerciale UPILEX S, supportant la température de fusion de la matrice PEEK, cette vessie étant reliée à une source de dépression, qui to the fibers of the adjacent layer or layers in the stack, and that the fiber orientations of the different plies are substantially 450 relative to the direction of the length or width of the plate 55. stacking in a compaction autoclave, wherein the stack is heated to a temperature of about 4000 C to melt the PEEK resin, and is subjected to a pressure of the order of 0.1 to about 0, 5 M Pa, exerted by a press in the autoclave or by the technique of "vacuum bag", that is to say that the stack is disposed in a tight bladder of a polyimide film, for example UPILEX S, which supports the melting temperature of the PEEK matrix, this bladder being connected to a source of depression, which
permet de faire un vide relatif dans la vessie pour com- allows a relative vacuum in the bladder to
pacter l'empilement Puis, après refroidissement et solidification de la résine PEEK qui solidarise toutes les Then, after cooling and solidification of the PEEK resin, which solidarises all the
couches de l'empilement, on obtient une plaque 55 précompac- layers of the stack, a precompact plate 55 is obtained.
tée, dans laquelle on découpe par jet de fluide des éléments feuilletés 56, dont chacun a une forme et une structure lui permettant de constituer l'élément feuilleté inférieur 15 a ou supérieur 15 b de l'attache feuilletée 15, tandis que deux éléments feuilletés 56 superposés sont nécessaires pour constituer l'élément feuilleté intercalaire 15 c de cette wherein laminated elements 56, each of which has a shape and a structure enabling it to form the lower laminated element 15a or greater 15b of the laminated fastener 15, are cut by fluid jet while two laminated elements 56 superimposed are necessary to constitute the interlayer laminate element 15 c of this
attache feuilletée 15.laminated fastener 15.
En variante, la plaque 55 peut être constituée par compactage de neuf couches de tissu de fibres de carbone agglomérées par la résine PEEK et dont les directions des fils de trame et de chaîne sont inclinées à 450 par Alternatively, the plate 55 may be formed by compacting nine layers of carbon fiber fabric agglomerated with the PEEK resin and whose directions of the weft and warp threads are inclined at 450 per second.
rapport à la largeur ou la longueur de la plaque 55. relative to the width or length of the plate 55.
Les éléments feuilletés de remplissage latéral 18 a et 18 b de l'attache feuilletée 15 sont également découpés par jet de fluide dans la plaque 55, ou, si nécessaire, dans une autre plaque précompactée analogue et d'épaisseur The side-filling laminated elements 18a and 18b of the laminated fastener 15 are also cut by jet of fluid in the plate 55, or, if necessary, in another similar precompacted plate of thickness
appropriée.appropriate.
Le longeron 7 proprement dit est essentiellement constitué de deux lames réalisées par pultrusion en fibres de carbone continues et unidirectionnelles agglomérées par la résine PEEK Chaque lame est un profilé pultrudé, fabriqué de la même manière que les corps de remplissage avant 9 et arrière 10, par le procédé connu et à l'aide d'un dispositif connu tels que mentionnés ci-dessus, à partir de rubans ou nappes de fibres continues, unidirectionnelles et longitudinales de carbone agglomérées par de la résine PEEK, par passage dans une filière portée à une température de 400 'C environ pour faire fondre la matrice PEEK Chacune des deux lames pultrudées identiques 57 a et 57 b du longeron 7 est par exemple constituée d'un profilé pultrudé de seize nappes de telles fibres Comme représenté sur la figure 20, les deux lames pultrudées 57 a et 57 b sont disposées dans un moule 60 de compactage du longeron 7 qui comprend une partie inférieure de moule 60 a et une partie supérieure de moule The spar 7 itself consists essentially of two blades made by continuous and unidirectional carbon fiber pultrusion agglomerated by the PEEK resin. Each blade is a pultruded profile, manufactured in the same way as the front and rear filler bodies 10, by the known method and using a known device as mentioned above, from ribbons or sheets of continuous, unidirectional and longitudinal carbon fibers agglomerated with PEEK resin, by passing through a spinneret carried to a temperature of about 400 ° C to melt the PEEK matrix Each of the two identical pultruded blades 57a and 57b of the spar 7 is for example constituted of a pultruded section of sixteen plies of such fibers As shown in FIG. pultruded blades 57a and 57b are arranged in a mold 60 for compacting the spar 7 which comprises a lower part of the mold 60a and a mold top
b présentant chacune une empreinte interne ayant respec- b each having an internal imprint that respects
tivement la forme de la partie inférieure et de la partie supérieure du longeron 7 fabriqué, sauf au niveau de the shape of the lower part and the upper part of the spar 7 manufactured, except at the level of
l'attache feuilletée 15, pour laquelle l'empreinte cor- the laminated fastener 15, for which the imprint cor-
respondante est essentiellement ménagée dans la partie inférieure de moule 60 a Les deux lames 57 a et 57 b sont superposées, le long de la partie de leur longueur qui doit être reçue dans la coque 6 de la pale, avec interposition entre elles de trois nappes 58, à l'état semi- rigide, de fibres continues et unidirectionnelles de carbone, orientées The two blades 57a and 57b are superimposed, along the part of their length which must be received in the shell 6 of the blade, with the interposition between them of three layers. 58, in the semi-rigid state, of continuous and unidirectional carbon fibers, oriented
longitudinalement, et agglomérées par de la résine PEEK. longitudinally, and agglomerated with PEEK resin.
Afin de maintenir écartées l'une de l'autre les parties de la longueur des deux lames 57 a et 57 b qui doivent constituer les lames torsibles 13 a et 13 b de la partie d'emplanture 5, un outillage en forme de coin en acier 59 est interposé entre ces parties des lames 57 a et 57 b Puis chacune des portions d'extrémité de ces parties séparées des lames 57 a et 57 b, laquelle portion d'extrémité est destinée à former la portion d'extrémité de liaison 14 a ou 14 b de la lame torsible 13 a ou 13 b correspondante, est disposée en sandwich entre deux éléments feuilletés 56 préfabriqués, tels que découpés dans la plaque précompactée 55 de la figure 19 Les deux éléments feuilletés 56 ainsi directement superposés l'un à l'autre, entre les portions d'extrémité des parties In order to keep away from one another the parts of the length of the two blades 57a and 57b which are to constitute the torsionable blades 13a and 13b of the root portion 5, a wedge shaped tool steel 59 is interposed between these portions of the blades 57a and 57b Then each of the end portions of these parts separated from the blades 57a and 57b, which end portion is intended to form the connecting end portion 14 a or 14b of the corresponding torsionable blade 13a or 13b is sandwiched between two prefabricated laminated elements 56, as cut in the precompacted plate 55 of FIG. 19. The two laminated elements 56 thus directly superimposed on one another. the other, between the end portions of the parts
écartées des deux lames 57 a et 57 b, sont disposés directe- spaced apart from the two blades 57a and 57b are arranged directly
ment derrière le coin en acier 59, sur les faces duquel un démoulant en aérosol, par exemple du type connu sous la behind the steel wedge 59, on whose faces an aerosol mold release, for example of the type known as
dénomination "FREKOTE", est vaporisé avant mise en place. denomination "FREKOTE", is vaporized before setting up.
Cette couche de démoulant a pour effet de faciliter le retrait de l'outillage amovible constitué par le coin en acier 59 après le compactage du longeron Ce compactage est assuré par fermeture du moule, comme représenté sur la figure 21, alors que tous les éléments composites contenus dans le moule sont échauffés à une température de l'ordre de 400 'C pour assurer la mise en fusion de la matrice PEEK, et que ces composants sont simultanément soumis à une pression This demoulding layer has the effect of facilitating the removal of the removable tool formed by the steel wedge 59 after compaction of the spar This compaction is ensured by closing the mold, as shown in FIG. 21, while all the composite elements contained in the mold are heated to a temperature of about 400 ° C to ensure the melting of the PEEK matrix, and that these components are simultaneously subjected to pressure
de l'ordre de 0,6 M Pa Les trois nappes de fibres unidirec- of the order of 0.6 M Pa The three layers of unidirectional fibers
tionnelles 58, qui sont disposées en regard de l'extrémité du coin amovible 59, et qui sont intégrées dans le longeron 7 par l'opération de compactage, ont pour rôle d'éviter toute déformation en épaisseur des lames 57 a et 57 b du longeron, au niveau de l'extrémité du coin métallique 59, du fait que cette extrémité ne peut être d'une épaisseur rigoureusement nulle Ainsi, la matrice PEEK assure la solidarisation des quatre éléments feuilletés 56 aux extrémités des parties écartées des deux lames 57 a et 57 b du longeron, ainsi que la solidarisation des deux éléments feuilletés 56 directement superposés pour constituer l'élément feuilleté intercalaire 15 c de l'attache feuilletée 15, et également la solidarisation entre elles des parties superposées des deux lames 57 a et 57 b et des trois nappes intercalaires de fibres 58 Après refroidissement et solidification de la résine PEEK, le moule 60 est ouvert et le longeron 7 compacté et fabriqué d'une seule pièce est démoulé et présente la structure représentée sur les figures 58, which are arranged opposite the end of the removable wedge 59, and which are integrated in the spar 7 by the compacting operation, have the role of avoiding any deformation in thickness of the blades 57 a and 57 b of the spar, at the end of the metal wedge 59, because this end can be of strictly zero thickness Thus, the PEEK matrix ensures the joining of the four laminated elements 56 at the ends of the parts separated from the two blades 57 a and 57 b of the spar, and the joining of the two laminated elements 56 directly superimposed to form the interlayer laminate 15 c of the laminated fastener 15, and also the joining together of the superimposed portions of the two blades 57 a and 57 b and three interlayers of fibers 58 After cooling and solidification of the PEEK resin, the mold 60 is open and the spar 7 compacted and made of a the piece is demolded and has the structure shown in the figures
22 et 23 et telle que déjà décrite ci-dessus En par- 22 and 23 and as already described above.
ticulier, chacune des deux lames pultrudées 57 a et 57 b du longeron 7 constitue, d'une part, un faisceau de longeron reçu dans la coque 6 et solidaire du faisceau correspondant de l'autre lame, et, d'autre part, un faisceau d'attache de pale 13 a ou 13 b, relié à l'autre par sa portion d'extrémité de liaison 14 a ou 14 b par l'intermédiaire de l'attache In particular, each of the two pultruded blades 57a and 57b of the spar 7 constitutes, on the one hand, a beam of spar received in the shell 6 and integral with the corresponding beam of the other blade, and, on the other hand, a blade attachment beam 13a or 13b, connected to the other by its connecting end portion 14a or 14b via the fastener
feuilletée commune 15.common puff pastry 15.
Tous les composants en composite thermoplastique PEEK/carbone de la pale 1 ayant été réalisés sous la forme de pièces élémentaires préfabriquées, ces composants, à l'exception du manchon de commande de pas 24, sont disposés dans un moule d'assemblage par fusion sous pression de la pale, schématiquement représenté sur la figure 27, ce moule 61 comprenant une partie de moule inférieure 61 a et une partie de moule supérieure 61 b qui comportent des empreintes internes complémentaires présentant, respectivement, la forme de la partie d'intrados et de la partie d'extrados de la pale, les pièces élémentaires préfabriquées étant disposées dans ce moule de sorte qu'elles occupent dans ce dernier les positions respectives qu'elles occupent dans la pale 1 Cette opération consiste essentiellement à disposer d'abord le revêtement d'intrados 6 a dans la partie de moule inférieure 61 a, puis à disposer sur le revêtement d'intrados 6 a les corps de remplissage avant 9 et arrière 10 de part et d'autre du longeron 7, avec mise en place de la manchette de renfort interne 22, en une seule pièce ou en deux pièces complémentaires, autour de la partie d'emplanture 5, qui, Since all the PEEK / carbon thermoplastic composite components of the blade 1 have been made in the form of prefabricated elementary parts, these components, with the exception of the pitch control sleeve 24, are arranged in a submerged assembly mold. blade pressure, schematically shown in Figure 27, the mold 61 comprising a lower mold portion 61a and an upper mold portion 61b which have complementary internal impressions having, respectively, the shape of the lower section and the extrados part of the blade, the prefabricated elementary parts being arranged in this mold so that they occupy in the latter the respective positions they occupy in the blade 1 This operation consists essentially in first arranging the coating 6a in the lower mold portion 61a, then to be placed on the intrados coating 6a before the 9th filling bodies t rear 10 on either side of the spar 7, with the establishment of the internal reinforcing cuff 22, in one piece or in two complementary parts, around the root portion 5, which,
avec l'attache feuilletée 15, sont de préférence position- with the laminated fastener 15, are preferably positioned
nées dans ce moule par un outillage de positionnement qui les entoure et remplit notamment le passage interne 23 de la born in this mold by a positioning tool that surrounds them and in particular fills the internal passage 23 of the
manchette 22, autour des lames 13 a et 13 b qui la traverse. cuff 22, around the blades 13a and 13b which passes through it.
Les pièces élémentaires préfabriquées ainsi disposées sont chauffées à une température de l'ordre de 400 'C, pour faire fondre la matrice PEEK, et le moule 61 est fermé pour The prefabricated elementary pieces thus arranged are heated to a temperature of the order of 400.degree. C., to melt the PEEK matrix, and the mold 61 is closed to
exercer sur ces pièces une pression suffisante afin d'assu- exercise sufficient pressure on these parts to ensure
rer la continuité de la matrice PEEK entre les différentes pièces et leur assemblage par fusion sous pression, en une seule opération, une pression convenable pouvant être de l'ordre de 1 M Pa Le refroidissement du moule et de son contenu assure ensuite la solidification de la matrice PEEK et la rigidification de l'ensemble des pièces élémentaires ainsi assemblées, et la pale ainsi obtenue peut être ensuite the continuity of the PEEK matrix between the different parts and their assembly by melting under pressure, in a single operation, a suitable pressure may be of the order of 1 M Pa The cooling of the mold and its contents then ensures the solidification of the PEEK matrix and the stiffening of all the elementary parts thus assembled, and the blade thus obtained can then be
démoulée par ouverture du moule Pour terminer la fabrica- demoulded by opening the mold To finish the production
tion de la pale, les bagues métalliques ou céramiques 27 et 28 sont rapportées par collage ou frettage sur le manchon 24, et ce dernier, s'il est métallique, est lui-même ensuite rapporté par collage ou frettage autour des demi-coquilles 21 a et 21 b et de la manchette de renfort interne 22 du pied tion of the blade, the metal or ceramic rings 27 and 28 are attached by gluing or shrinking on the sleeve 24, and the latter, if it is metallic, is itself then attached by gluing or hooping around the half-shells 21 a and 21b and the internal reinforcement cuff 22 of the foot
de pale 4.of blade 4.
Si le manchon 24 est lui-même une pièce moulée par injection en composite thermoplastique PEEK/carbone, il peut If the sleeve 24 is itself a thermoplastic PEEK / carbon composite injection molded part, it can
éventuellement être assemblé aux autres composants en com- possibly be assembled to the other components in
posite PEEK/carbone de la pale lors de l'opération de moulage, sous réserve d'aménager les empreintes du moule en conséquence. De même, la coiffe de protection du bord d'attaque, en titane ou acier inoxydable par exemple, peut être rapportée par collage sur la pale après démoulage, ou solidarisée à la pale au cours du moulage, en même temps que l'assemblage de tous les éléments composites de la pale, si les empreintes du moule sont aménagées en conséquence et que la coiffe est mise en place dans le moule avant sa fermeture en position appropriée par rapport aux autres éléments qu'il contient. Le procédé de fabrication de la variante de pale représentée sur la figure 10 ne diffère de celui qui vient d'être décrit que par l'étape de réalisation de la pièce élémentaire préfabriquée destinée à constituer le longeron 37 ayant une partie d'emplanture 35 à attache de liaison en boucle 38 Un tel longeron 37 peut être réalisé selon le procédé décrit en référence à la figure 9 du brevet français PEEK / carbon position of the blade during the molding operation, subject to arrange mold footprints accordingly. Similarly, the protective cap of the leading edge, titanium or stainless steel for example, can be reported by gluing on the blade after demolding, or secured to the blade during molding, at the same time as the assembly of all the composite elements of the blade, if the impressions of the mold are arranged accordingly and that the cap is placed in the mold before closing in the appropriate position relative to the other elements it contains. The manufacturing method of the blade variant shown in FIG. 10 differs from that just described in the step of producing the prefabricated elementary piece intended to constitute the spar 37 having a root portion 35 to Loop link fastener 38 Such a spar 37 can be made according to the method described with reference to FIG. 9 of the French patent
2 616 409 précité qui est appliqué à d'autres matériaux. 2,616,409 cited above which is applied to other materials.
Selon ce procédé, cette pièce élémentaire est réalisée par enroulement d'un ruban de fibres de carbone continues, unidirectionnelles et longitudinales agglomérées par de la résine PEEK, en plusieurs couches et sous tension mécanique autour de deux bobines, d'axes parallèles mais espacées l'une de l'autre d'une distance supérieure à l'envergure de la pale La tension mécanique à l'enroulement peut être obtenue en soumettant l'une des deux bobines à une traction qui tend à l'écarter de l'autre au cours de l'enroulement du ruban On obtient ainsi un écheveau enroulé en boucle allongée et fermée, qui est mis en forme par compactage sous pression et à une température de fusion de la matrice PEEK, de l'ordre de 4000 C, dans un moule comportant un noyau pour maintenir écartées les deux parties de l'écheveau destinées à constituer les deux faisceaux d'attache 37 a et 37 b reliés According to this method, this elementary piece is made by winding a ribbon of continuous carbon fibers, unidirectional and longitudinal agglomerated by PEEK resin, in several layers and under mechanical tension around two coils, parallel axes but spaced l The mechanical tension at winding can be obtained by subjecting one of the two coils to a pull which tends to move it away from the other at the same time. during the winding of the ribbon A skein wound in an elongated and closed loop is thus obtained, which is shaped by compacting under pressure and at a melting temperature of the PEEK matrix, of the order of 4000 C, in a mold having a core to keep apart the two parts of the skein intended to constitute the two fastening beams 37 a and 37 b connected
l'un à l'autre par l'extrémité en boucle 38 du longeron 37. to one another by the looped end 38 of the spar 37.
Après solidification de la matrice PEEK par refroidissement After solidification of the PEEK matrix by cooling
du moule de compactage et de son contenu, la partie d'extré- of the compacting mold and its contents, the
mité de l'enroulement située du côté opposé à l'attache en boucle 38 est découpée, pour ramener la longueur du longeron 37 ainsi obtenu à la longueur souhaitée selon l'envergure de of the winding on the side opposite the loop fastener 38 is cut, to reduce the length of the spar 37 thus obtained to the desired length according to the span of
la pale.the blade.
Le longeron 37 ainsi réalisé sous forme de pièce élémentaire préfabriquée est ensuite mis en place avec les autres composants préfabriqués en composite PEEK/carbone de la pale dans un moule d'assemblage final par fusion sous pression, comme décrit ci-dessus pour la pale des figures 1 et 9. Dans cet exemple également, les bagues du pied de pale, ainsi, éventuellement, que le manchon de commande de pas sont montés sur la pale par collage ou frettage, après The spar 37 thus produced in the form of a prefabricated elementary piece is then put in place with the other prefabricated components made of PEEK / carbon composite of the blade in a final assembly mold by fusion under pressure, as described above for the blade of the In this example also, the rings of the blade root, and possibly the pitch control sleeve are mounted on the blade by gluing or hooping, after
le moulage de cette dernière.the molding of the latter.
Un autre avantage de la pale et du procédé de l'invention est que le moulage d'un thermoplastique est obtenu sans salissure du moule Il n'est donc pas nécessaire de déposer une couche de colle dans le moule pour obtenir un état "fini" des revêtements de la pale, comme cela est le cas lors du moulage de composite thermodurcissable des pales Another advantage of the blade and the method of the invention is that the molding of a thermoplastic is obtained without soiling the mold It is therefore not necessary to deposit a layer of adhesive in the mold to obtain a "finished" state blade coatings, as is the case when molding thermosetting composite blades
de l'état de la technique.of the state of the art.
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